VALORIZAÇÃO QUIMICA E ENEGÉRTICA DE COPRODUTO DA PRODUÇÃO ... · Produção de Biodiesel de...
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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 /UFPE LPC
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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
