VALORIZAÇÃO QUIMICA E ENEGÉRTICA DE

COPRODUTO DA PRODUÇÃO DO BIODIESEL

(GLICERINA)

Palestrante:

Prof. Dr. Nelson Medeiros de Lima Filho - UFPE

Laboratório de Processos

Catalíticos

DEQ /UFPELPC

“O Brasil é um país predestinado a liderar a

transição mundial da civilização do petróleo

para a civilização moderna da biomassa”.

Laboratório de Processos

Catalíticos

DEQ /UFPELPC

Professor Frances Ignacy Sachs

Centro de Estudos Contemporâneos

Biodiesel: Combustível renovável alinhado ao

modelo de desenvolvimento global

sustentável

Cadeia Produtiva de Biodiesel

Consumo de Metanol (transesterificação de

óleos vegetais e gorduras animais)

CONSUMO TOTAL – 439,6 mil m3, 15,7% maior que em

2014.

DETALHAMENTO DO CONSUMO POR REGIÃO:

CENTRO-OESTE – 196,5 milm3, 44,7% do total nacional,

após elevação de 17,3% na produção.

SUL - 161 mil m3, 36,6% do total nacional, após aumento de

15,5% da produção em relação a 2014.

NORDESTE E SUDESTE – 36,5 mil m3 e 34,5 mil m3 cada,

respectivamente, correspondentes a 8,2% e 7,8% de participação.

NORTE - 11 mil m3, queda de 20,8% em relação a 2014,

participação de 2,5%.

Matérias primas utilizadas na produção de

biodiesel - NACIONAL

MATERIA PRIMA PRINCIPAL – Óleo de soja

(B100), equivalente a 77,7% do total, com uma alta de

16,6% em relação 2014;

SEGUNDA NO RANKING – Gordura animal (18,8%

do total), após aumento de 9,3% em relação 2014;

TERCEIRA - Óleo de algodão (2% do total);

OUTRAS - Materiais graxos (1,5 do total).

Matéria prima alternativa Moringa

Oleífera Lam (Região Nordeste)

A semente da Moringa oleífera contém entre 33 e 41% de óleo

vegetal

Produção de Biodiesel Rota Metílica a partir

de Óleo de Moringa Oleífera Lam

SEMENTES DE MORINGA (3)

BENEFICIAMENTO

ÓLEO BRUTO

(6) (7)

CASCAS (4)

GRÃO (5)

TORTA (8) (9)

BIODIESEL METÍLICO (11)

TRATAMENTOS

EXTRAÇÃO POR PRENSAGEM OU

SOLVENTE

SEPARAÇÃO

MANUAL

VAGENS DE MORINGA (1)

CASCAS (2)

TRANSESTERIFICAÇÃO ÓLEO MISTO

TRATADO (10)

As sementes são de fácil manipulação podendo ser plantadas diretamente no local definitivo

ou em sementeiras. Não há necessidade de nenhum tratamento prévio. A planta requer

poucos tratos culturais e cresce rapidamente até uma altura de 4 metros, no primeiro ano.

Em condições favoráveis, uma única planta pode produzir de 50 a 70kg de frutos/ano.

Produção de Biodiesel de Moringa Oleífera

Lam

Foram usados 40 g de óleo de moringa purificado e 11 mL (8,6 g) de

metanol P.A (química moderna), numa razão molar de óleo:metanol de

(1:6), 0,38 g de hidróxido de potássio como catalisador (0,8%

calculado em relação à massa do óleo empregada e corrigido sua

pureza), temperatura de 60 ºC, 60 min e agitação mecânica em 300

rpm.

Produção e separação das fases do biodiesel do óleo de moringa purificado. (a) Óleo de

moringa purificado; (b) Reator usado na produção do biodeisel; (c) Decantação das fases

leve (biodiesel impuro) e densa (glicerina impura); (d) Biodiesel impuro (esquerda) e

glicerina impura (direta).

Produção de Glicerina no Brasil

Em 2015, foram gerados 346,8 mil m3 de

glicerina como subproduto na produção

de biodiesel (B100), 11,2% a mais que em

2014. A maior geração de glicerina se deu

na Região Centro Oeste (42,4% do total),

seguida das regiões Sul (39,2%), Sudeste

(8,7%), Nordeste (7,4%) e Norte (2,4%).

Propano-1,2,3-triol (Glicerol)

µ=1.5 Pa.s

d=1.261 g/cm³

PROCESSAMENTO DA GLICERINA

✓Valorizar a glicerina proveniente da produção do biodiesel;

✓A ideia principal é a conversão catalítica, devido a grande

estabilidade do grupo alcoólico;

✓Hidrogenólise como rota potencial, para a produção de glicóis e

monoálcoois a elevada pressão e temperatura;

✓Oxidação como rota potencial, para a produção de ácido orgânicos

a baixa pressão e temperatura. A alta pressão e temperatura

(supercrítico);

✓Acetilação como rota potencial, para a produção de mono, di e

triacetina a baixa pressão;

✓Reforma e Gaseificação como rota potencial, para a produção de

gás de síntese a elevada temperatura e/ou baixa e alta pressão;

✓ Operação dos sistemas reacionais em meio alcalino, neutro ouácido para o favorecimento das reações de oxidação, ehidrogenólise catalítica;

✓ Utilização de catalisadores mono, bi e tri-metálicos a base defase metálica de platina, paládio, prata, ouro, rutênio, níquel,bismuto e cálcio suportados em carvão ativado ou alumina edióxido de titânio no intuito de favorecer a seletividade emprodutos desejados;

✓ Realizações das reações em temperaturas otimizadas para osfavorecimentos dos processos;

✓ Operação dos sistemas a pressão exigidas garantindo o teor degás na fase líquida.

CONDIÇÕES ESPECIAIS

METODOLOGIA EXPERIMENTAL

Fluxograma dos processos heterogêneos

Impregnação

úmida

Preparação

Otimização de

Parâmetros

Absorção Atômica

XPS

MEV

Infravermelho

BET

TGA

TPR

TPO

M1/Suporte

M1-M2/Suporte

M1-M2-M3/Suporte

Reator trifásico

PARR 3543

a leito de lama

HPLC/IR

HPLC/UV

Identificação

Reagentes e

Produtos

Metodologia

Analítica

Formulação

Caracterização

Testes catalíticos

Ácidos

Orgânicos

Glicóis

PROCESSO DE HIDROGENÓLISE

PROCESSO DE HIDROGENÓLISE

Derivados Obtidos da Reação de Hidrogenólise

Derivados Obtidos da Reação de Hidrogenação

PROCESSO DE HIDROGENÓLISE

Derivados Obtidos da Reação de Hidrogenólise

(Inovação)

PROCESSO DE HIDROGENÓLISE

PROCESSO DE HIDROGENÓLISE

0 1 2 3 4 5 6 7 8

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Co

nce

ntr

açã

o g

/L

Tempo (h)

Ac Láctico

Glicerol

Etilenoglicol

1,2-Propanodiol

0 1 2 3 4 5 6 7 8

0

20

40

60

80

100

Co

nce

ntr

açã

o (

g/L

)

Tampão (h)

Glicerol

1,2-Propandiol

Etiileno Glicol

Derivados Obtidos da Reação de Oxidação

PROCESSO DE OXIDAÇÃO

Derivados Obtidos da Reação de Oxidação Catalítica

PROCESSO DE OXIDAÇÃO

PROCESSO DE OXIDAÇÃO

PROCESSO DE OXIDAÇÃO

PROCESSAMENTO CONTÍNUO DA

OXIDAÇÃO CATALÍTICA DA GLICERINA

Condições operacionais: Reator de Leito Gotejante; QL = 5,23x10-8 m3.s-1, 60ºC, 1atm,

QG = 5,0x10-7 m3.s-1 e mcat = 22 g. Fonte: Soares (2017).

PROCESSO DE HIDROTERMICO DO

GLICEROL

C3H8O3 + NaOH → C3H5O3Na + H2 ↑ + H2O

PROCESSO DE HIDROTERMICO DO

ÁCIDO LÁTICO

Glicerina Propanodiol-1,2 Ácido AcrílicoÁcido Láctico

1 2 3

1ª Etapa: Hidrogenólise: Ru-Ni/C

2ª Etapa: Oxidação ; Catalisador : Pt-Pd-Bi/C

3ª Etapa: Desidratação ; Catalisador : Al2O3

Glicerina Acroleina Ácido Acrílico

1 2

ROTA 1

ROTA 2

1ª Etapa: Desidratação: Catalisador : Al2O3

2ª Etapa: Oxidação ; Catalisador : Pt-Pd-Bi/C

Derivados Obtidos das Reações de Reforma, Pirólise e

Gaseificação Produção de gás de síntese

C3H8O3 + 3H2O → 3CO2 + 7 H2

C3H8O3 + H2O → 3 CO + 4 H2

PROCESSO DE REFORMA

Derivados Obtidos das Reações de Reforma e Gaseificação

Produção de gás de síntese

PROCESSO DE REFORMA VAPOR

Derivados Obtidos das Reações de Reforma e Gaseificação

Produção de gás de síntese

PROCESSO DE REFORMA VAPOR

PROCESSO DE ACETILAÇÃO

METODOLOGIA EXPERIMENTAL 1

METODOLOGIA EXPERIMENTAL 2

PROCESSO DE ACETILAÇÃO

PROCESSO DE ACETILAÇÃO

MECANISMO REACIONAL 1

PROCESSO DE ACETILAÇÃO

MECANISMO REACIONAL 2

PROCESSO DE ACETILAÇÃO

RESULTADOS EXPERIMENTAIS

20 40 60 80 100 120 140 1600

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Monoacetina

Diacetina

Triacetina

Conversão

Tempo de reação (min)

Sele

tivid

ad

e (

%)

88

90

92

94

96

98

Co

nve

rsã

o (

%)

Derivados Obtidos da Reação de Eterificação

PROCESSO DE ETERIFICAÇÃO

Derivados Obtidos da Reação de Eterificação

(MCM-41)

PROCESSO DE ETERIFICAÇÃO

PROCESSO TERMOQUIMICO

Hidrocarbonetos

Glicerol

Álcoois Pesados e

oxigenados

SÍNTESE DE FISCHER-TROPSCH

OXITENO S.ACOPENORBRASBIOCOMBUSTIVEIS

COOPERAÇÃO LPC-UFPE E EMPRESAS

E FOMENTOS