Produção de ésteres etílicos a partir de óleos residuais e gorduras residuais empregando a lipase Novozym 435

Resumo: A produção brasileira de biodiesel emprega majoritariamente óleo de soja. Entretanto, esforços vêm sendo realizados para a diversificação das matérias-primas empregadas nesta indústria, visando uma maior viabilidade econômica do produto final. Industrialmente, a rota de produção de biodiesel utiliza catalisadores homogêneos de natureza alcalina na metanólise do material graxo. Por isso, parâmetros como o teor de ácidos graxos livres (AGLs) e água acarretam em diminuição no rendimento da reação e favorecimento de reações paralelas como a saponificação. Portanto, visando utilizar eficientemente materiais com essas características, há a necessidade da aplicação de catalisadores alternativos. Neste estudo, a lipase Novozym 435 (N435) foi utilizada na etanólise do óleo residual de fritura (ORF). A caracterização física e química do ORF demonstrou algumas variações em relação ao óleo de soja refinado, como o aumento no teor de AGLs, de água, e do índice de peróxidos. Ainda, observou-se a presença de hidroperóxidos provenientes de reações de degradação do óleo. Uma vez caracterizado, o ORF foi submetido à etanólise catalisada pela N435. Primeiramente, um estudo univariado foi realizado, que demonstrou que o uso de 10% de hexano neste sistema é desnecessário. Além disso, a adição de água ao sistema e o uso de etanol hidratado diminuiu os teores em ésteres etílicos de ácidos graxos (EEAG) que foram obtidos no produto final. Através de um planejamento multivariado, o comportamento deste sistema foi avaliado e os efeitos das variáveis razão molar, quantidade de enzima, teor de ácidos graxos livres e teor de água sobre as reações de etanólise do ORF foram determinados empregando como resposta o teor total de EEAG do produto final. Nestes experimentos, a temperatura e a agitação foram fixadas em 40 °C e 150 rpm, respectivamente. Para o planejamento 22 com 4 pontos axiais, onde se avaliou as variáveis razão molar e quantidade de enzima, observou-se em 10 h de reação teores de EEAG de 80% nas condições de 5% de N435 e razão molar etanol:óleo de 9:1. Já o gráfico de Pareto indicou que, a um nível de 95% de significância, a quantidade de enzima (L) foi a variável com maior efeito positivo, de 14,89 pontos percentuais, sobre o teor de EEAG quando a porcentagem de enzima foi aumentada de 1% para 5%. Diversos tratamentos para a recuperação da atividade enzimática da N435 foram realizados, bem como ensaios de reuso do biocatalisador. Estes ensaios demonstraram que a atividade de transesterificação da enzima é recuperada após lavagem com terc-butanol, devido à semelhança entre os teores em EEAG obtidos após os 1º e 2º usos de uma mesma amostra de enzima. As reações em duas etapas, com a utilização de enzima fresca e recuperada, foram realizadas a fim de aumentar os teores em ésteres etílicos em ácidos graxos, porém, isto não se mostrou promissor, visto que os teores em EEAG se mantiveram similares à cinética sem adição de mais catalisador. Portanto, este trabalho demonstrou que é possível utilizar ORF na produção de ésteres etílicos empregando N435 como catalisador, já que elevados valores de EEAG foram obtidos nestes sistemas. Ainda, observou-se que a atividade da lipase N435 foi recuperada, o que pode tornar o seu emprego industrial mais viável para a produção de biodiesel. No entanto, o produto final não atendeu a alguns dos principais parâmetros da especificação nacional deste biocombustível.

Author dc:creator

• Kochepka, Débora Merediane

Advisor dc:contributor.advisor

• Ramos, Luiz Pereira, 1960-

• Química
• Esteres
• Lipase
• Óleos e gorduras

Language dc:language

Português

Handle dc:identifier.uri

https://hdl.handle.net/1884/41729

OAI identifier oai:identifier

oai:acervodigital.ufpr.br:1884/41729