Publicação

Aplicação de diferentes metodologias na produção de biodiesel a partir da microalga Nannochloropsis sp.

Detalhes bibliográficos
Resumo:	Os biocombustíveis têm vindo a assumir uma maior relevância na sociedade devido às alterações climáticas e aos compromissos internacionais assumidos por diversos países. É neste contexto que se tem vindo a investir no desenvolvimento e investigação de novas matérias-primas e em novas formas de produção desses combustíveis alternativos, menos poluentes e de modo a torná-los mais competitivos. Esta dissertação tem como objectivo principal contribuir para a optimização de processos envolvidos na produção de biocombustíveis, em particular de biodiesel, a partir de microalgas. Assim, pretendeu-se optimizar a extracção dos lípidos, estudando vários métodos de rutura celular e o estado da biomassa e avaliou-se qual o processo mais vantajoso, em termos económicos e ambientais, de conversão desse óleo em ésteres de ácidos gordos (biodiesel). Numa primeira fase, e de modo a avaliar a influência do método de rutura celular na contabilização do teor de lípidos presentes na microalga em estudo - Nannochloropsis sp. – realizaram-se ensaios de extracção com hexano após a biomassa microalgal ter sido sujeita a processos mecânicos (moinho de café e/ou moinho de bolas) e termodinâmicos (microondas ou autoclave). O melhor resultado, 42,4 ± 0,2 % (g lípidos / 100 g biomassa seca em estufa), foi obtido com o pré-tratamento com moinho de café seguido de moinho de bolas. O estado da biomassa microalgal (seca em estufa, liofilizada ou húmida), assim como o processo de pré-tratamento, mostraram não ter influência na qualidade do óleo obtido, no qual o ácido palmítico (C16:0), o ácido palmitoleico (C16:1) e o ácido oleico (C18:1) são os principais constituintes. O teor de ácido linolénico (C18:3) é bastante baixo (< 0,35% m/m), e muito inferior ao limite especificado na norma EN 14214 (< 12% m/m), o que permitirá obter um biodiesel de qualidade no que respeita a este parâmetro. Pelo contrário, a presença do ácido gordo polinsaturado C20:5, em teores superiores a 1% (m/m), faz com que o produto da transesterificação deste óleo não cumpra a especificação da norma EN 14214 em relação a este parâmetro, situação que implicará a utilização de misturas com outros óleos ou a prévia remoção parcial deste ácido. A fracção saponificável presente na biomassa microalgal (89,6% da fracção lipídica ou seja, 38 % g óleo / g biomassa) foi sujeito a transesterificação direta, tendo-se avaliado a influência de diversos parâmetros no teor de ésteres obtidos. As condições estabelecidas como as mais adequadas correspondem a 3,16 g metanol / 100 mg de biomassa seca, 1,2 % v/v de catalisador (ácido sulfúrico), 6 h e 50 ºC, que permite obter 95 % de ésteres. Em termos de processo de pré-tratamento verificou-se que o do moinho de café seguido de moinho de bolas, foi, mais uma vez o mais eficiente, promovendo um aumento da velocidade da reação de transesterificação. Este processo de conversão direta (sem extracção do óleo da biomassa) foi comparado com o da transesterificação do óleo extraído da biomassa ou seja, com o processo convencional de produção de biodiesel. Dos resultados obtidos e após comparação das duas metodologias, parece evidente que a transesterificação direta representa uma alternativa interessante na produção de biodiesel a partir de microalgas, dada a redução das unidades de operação e, consequentemente, a redução tanto nos custos de produção (energéticos, materiais, etc.) como do produto final, apresentando-se como um processo ambientalmente mais sustentável.
Autores principais:	Gaivão, Joana Janelas Rodrigues Pereira de Mascarenhas
Assunto:	Microalga Nannochloropsis sp. Biodiesel Transesterificação direta do óleo Rutura celular Teses de mestrado - 2013
Ano:	2013
País:	Portugal
Tipo de documento:	dissertação de mestrado
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade de Lisboa
Idioma:	português
Origem:	Repositório da Universidade de Lisboa

Descrição
Resumo:	Os biocombustíveis têm vindo a assumir uma maior relevância na sociedade devido às alterações climáticas e aos compromissos internacionais assumidos por diversos países. É neste contexto que se tem vindo a investir no desenvolvimento e investigação de novas matérias-primas e em novas formas de produção desses combustíveis alternativos, menos poluentes e de modo a torná-los mais competitivos. Esta dissertação tem como objectivo principal contribuir para a optimização de processos envolvidos na produção de biocombustíveis, em particular de biodiesel, a partir de microalgas. Assim, pretendeu-se optimizar a extracção dos lípidos, estudando vários métodos de rutura celular e o estado da biomassa e avaliou-se qual o processo mais vantajoso, em termos económicos e ambientais, de conversão desse óleo em ésteres de ácidos gordos (biodiesel). Numa primeira fase, e de modo a avaliar a influência do método de rutura celular na contabilização do teor de lípidos presentes na microalga em estudo - Nannochloropsis sp. – realizaram-se ensaios de extracção com hexano após a biomassa microalgal ter sido sujeita a processos mecânicos (moinho de café e/ou moinho de bolas) e termodinâmicos (microondas ou autoclave). O melhor resultado, 42,4 ± 0,2 % (g lípidos / 100 g biomassa seca em estufa), foi obtido com o pré-tratamento com moinho de café seguido de moinho de bolas. O estado da biomassa microalgal (seca em estufa, liofilizada ou húmida), assim como o processo de pré-tratamento, mostraram não ter influência na qualidade do óleo obtido, no qual o ácido palmítico (C16:0), o ácido palmitoleico (C16:1) e o ácido oleico (C18:1) são os principais constituintes. O teor de ácido linolénico (C18:3) é bastante baixo (< 0,35% m/m), e muito inferior ao limite especificado na norma EN 14214 (< 12% m/m), o que permitirá obter um biodiesel de qualidade no que respeita a este parâmetro. Pelo contrário, a presença do ácido gordo polinsaturado C20:5, em teores superiores a 1% (m/m), faz com que o produto da transesterificação deste óleo não cumpra a especificação da norma EN 14214 em relação a este parâmetro, situação que implicará a utilização de misturas com outros óleos ou a prévia remoção parcial deste ácido. A fracção saponificável presente na biomassa microalgal (89,6% da fracção lipídica ou seja, 38 % g óleo / g biomassa) foi sujeito a transesterificação direta, tendo-se avaliado a influência de diversos parâmetros no teor de ésteres obtidos. As condições estabelecidas como as mais adequadas correspondem a 3,16 g metanol / 100 mg de biomassa seca, 1,2 % v/v de catalisador (ácido sulfúrico), 6 h e 50 ºC, que permite obter 95 % de ésteres. Em termos de processo de pré-tratamento verificou-se que o do moinho de café seguido de moinho de bolas, foi, mais uma vez o mais eficiente, promovendo um aumento da velocidade da reação de transesterificação. Este processo de conversão direta (sem extracção do óleo da biomassa) foi comparado com o da transesterificação do óleo extraído da biomassa ou seja, com o processo convencional de produção de biodiesel. Dos resultados obtidos e após comparação das duas metodologias, parece evidente que a transesterificação direta representa uma alternativa interessante na produção de biodiesel a partir de microalgas, dada a redução das unidades de operação e, consequentemente, a redução tanto nos custos de produção (energéticos, materiais, etc.) como do produto final, apresentando-se como um processo ambientalmente mais sustentável.