Blendas de bagaço de cana-de-açúcar, podas de mangueira e cajueiro: caracterização das propriedades e investigação de seus potenciais energéticos

O trabalho apresenta o potencial energético de blendas de bagaço de cana-de-açúcar e podas de mangueira ecajueiro. As amostras foram caracterizadas por meio da determinação do poder calorífico superior, densidade,análise imediata (umidade, cinzas, matéria volátil e carbono fixo), análise elementar e termogravimetria. Asmisturas foram preparadas com diferentes frações em massa. Após avaliação qualitativa e quantitativa dasamostras verificou-se quais blendas apresentaram os melhores resultados e, em seguida, os briquetes foramproduzidos. As misturas de bagaço de cana:poda de mangueira (frações 50%: 50%), bagaço de cana:poda decajueiro (frações 50%: 50%) e bagaço de cana:poda de cajueiro:poda de mangueira (frações 50%: 25%: 25%)foram utilizadas na produção dos briquetes. A última parte do trabalho apresenta a diferença entre o potencialenergético dos briquetes e do bagaço de cana. A densidade energética dos briquetes de bagaço de cana-deaçúcare poda de mangueira aumentou de 1,79 para 13,55 (kJ cm-3), em relação ao material não compactado.Os briquetes com poda de cajueiro variaram de 1,97 a 12,75 (kJ cm-3) e os briquetes de bagaço de cana:podade cajueiro:poda de mangueira variaram de 2,46 a 12,18 (kJ cm-3). O briquete de bagaço de cana apresentouvariação de 1,25 para 13,22 (kJ cm-3). A investigação do potencial energético de bioprodutos agrícolas (podasde mangueira e cajueiro) em mistura com bagaço de cana-de-açúcar, apresenta à indústria sucroalcooleirauma nova possibilidade de reutilização de resíduos de biomassa para obtenção de energia.Palavras-chave: Sustentabilidade; Biomassa; Briquetes; Poda de mangueira; Poda de cajueiro

Study of the Oxidative Stability of Biodiesel Samples Obtained from Different Sources of Oilseeds

Biodiesel à definido como sendo uma mistura de Ãsteres alquÃlicos obtido a partir de uma reaÃÃo de transesterificaÃÃo de um triglicerÃdeo (Ãleo vegetal ou gordura animal) com um Ãlcool de cadeia curta, normalmente metanol ou etanol na presenÃa de catalisadores bÃsicos. Entretanto, biodieseis derivados de matÃrias-primas que possuam Ãcidos graxos insaturados em sua estrutura terÃo uma menor estabilidade oxidativa. Este fato pode comprometer a armazenagem e a sua utilizaÃÃo como combustÃvel, no entanto sua baixa estabilidade pode ser superada pela utilizaÃÃo de aditivos. Neste trabalho, realizou-se um estudo cinÃtico da reaÃÃo de oxidaÃÃo para as amostras de biodiesel de Ãleo de mamona e de Ãleo de soja em funÃÃo da temperatura e pressÃo de oxigÃnio puro a 700 kPa. Os ensaios cinÃticos foram realizados nas temperaturas de 100, 120 e 140ÂC com paradas de tempo prÃ-determinadas, como tambÃm foram avaliadas a eficiÃncia de alguns aditivos antioxidantes sintÃticos (BHA, PG, TBHQ e DBPC). O presente estudo foi realizado segundo o mÃtodo ASTM 7545, onde todas as amostras aditivadas e nÃo aditivadas foram submetidas a um ensaio de oxidaÃÃo acelerado sob pressÃo de oxigÃnio puro a 700 kPa e temperatura de 140ÂC. O grau de oxidaÃÃo foi acompanhado pelo Ãndice de Acidez Total (IAT), Viscosidade CinemÃtica a 40 ÂC e Massa EspecÃfica a 20 ÂC. Os resultados obtidos mostraram que o aumento da temperatura exerceu um efeito preponderante sobre o nÃvel de oxidaÃÃo das amostras com a evoluÃÃo destas propriedades. Os resultados obtidos tambÃm mostraram que os antioxidantes sintÃticos aumentaram significantemente a estabilidade oxidadativa das amostras de biodiesel estudadas. Para as amostras de biodiesel de mamona aditivadas com o antioxidante DBPC sua estabilidade aumentou em atà 6 vezes, enquanto as amostras aditivadas com o antioxidante TBHQ obtiveram comportamentos semelhantes ao DBPC, porÃm amostras aditivadas na maior concentraÃÃo (5000 ppm) deste aditivo obtiveram perÃodos de induÃÃo menores. O antioxidante BHA apresentou uma atividade mÃxima para concentraÃÃo de 2000 ppm, enquanto o antioxidante PG apresentou melhor desempenho para amostras aditivadas a partir de 3000 ppm. O antioxidante TBHQ aumentou a estabilidade oxidativa do biodiesel de soja 2 vezes, enquanto o antioxidante PG apresentou melhor atividade para o nÃvel de aditivaÃÃo de 1000 ppm e esta mesma atividade sà pode ser evidenciada para o BHA com amostras aditivadas acima de 2000 ppm.Biodiesel is defined as a mixture of alkyl esters obtained by the transesterification reaction of triglycerides such as vegetable oil or animal fat with a short-chained alcohol, usually methanol or ethanol in presence of basic catalysts. However, biodiesel obtained from raw materials which have unsaturated fatty acids in their composition may show less oxidative stability. This fact may jeopardize its storage and use as fuel, but its low stability may be increased by the addition of additives. In this work, a kinetic study of the oxidation reaction of biodiesel samples from castor oil and soybean oil was carried out at different temperatures and pure oxygen pressure of 700 kPa. Kinetic studies were carried out at temperatures of 100, 120 and 140ÂC with preset stops, as well as the efficiencies of some synthetic antioxidant additives (BHA, PG, TBHQ, DBPC) were evaluated. This study was made according to method ASTM 7545. This method is consisted by submitting samples with and without additives to an oxidation test at 140ÂC and pure oxygen pressure of 700 kPa. The oxidation degree was monitored by Total Acid Number, Kinematic Viscosity at 40ÂC and Density at 20ÂC as parameters. The results showed that temperature increase has a significant effect on oxidation degree of the samples. The results also showed that synthetic antioxidants increased significantly the oxidative stability of the evaluated biodiesel samples. The antioxidant DBPC increased oxidative stability of biodiesel from castor oil by around 6 times. Samples with additive TBHQ showed similar behavior, but samples with higher concentration of DBPC (5000 ppm) showed smaller induction periods. BHAâs antioxidant maximum activity was obtained at concentration of 2000 ppm. The best performance of antioxidant PG was at concentration of 3000 ppm. Antioxidant TBHQ increased oxidative stability of biodiesel from soybean oil by 2 times, while PG showed best activity for the concentration of 1000 ppm and the same level of activity was reached for BHA for concentrations above 2000 ppm

Avaliação da estabilidade oxidativa e determinação da cinética de oxidação de óleos vegetais, ácido oleico e biodiesel utilizando o método PetroOXY (ASTM D7545)

Oxidative stability is a parameter included in the European standard EN 14214 and is closely associated with the quality of biodiesel. The biodiesel is usually obtained in a transterification reaction vegetable oil or animal fat. However, the composition of the raw resources biodiesel is obtained from influences the stability degree of the latter, particularly when biodiesel is stored for long periods of time, causing its degradation, thereby reducing biodiesel quality and making it inadequate for trade. In this thesis, an experimental kinetic study based on the consumption of several synthetic antioxidants added in various concentrations to vegetable oils of moringa (Moringa oleifera), passion fruit (Passiflora edulis) and oleic acid (AO) stored for six and eighteen months at the temperatures 110 °C, 120 °C, 130 °C and 140 °C, as well as biodiesel from soybean (Glycine max L.) and sunflower (Helianthus annuus) oils at the temperatures 130 °C, 135 °C, 140 °C and 145 °C at a 700 kPa pure oxygen pressure, using the ASTM D7545 Method (PetroOXY). It has been obtained a first order reaction kinetic model for oleic acid, soybean biodiesel and moringa oil samples, while for passion fruit oil and sunflower biodiesel samples a zero order reaction kinetic model has been obtained. Parameter 0,CICCCC determined for the zero order model was related to distinct composition variations of the raw resources. The stability order of samples established using activation enthalpy (ΔHA) was the following: ΔHA (moringa oil) > ΔHA (Passion fruit oil); ΔHA (oleic acid stored for six months)  ΔHA (oleic acid stored for eighteen months) and ΔHA (soybean biodiesel) > ΔHA (sunflower biodiesel). In all evaluated temperatures except for 140°C, acid numbers for passion fruit oil with antioxidants added have increased after storage, while for the moringa oil a random behavior has been observed.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)A Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis tem como principal missão regulamentar e especificar toda a produção e comercialização do biodiesel produzido em território nacional. Para a sua comercialização é necessário que o biodiesel passe por um controle rígido de qualidade, bem como esteja devidamente especificado pelas principais normas. A estabilidade oxidativa que é um dos parâmetros incluso pela norma européia EN 14214 vem adquirindo cada vez mais espaço em pesquisas por estar intrinsecamente relacionada à qualidade do biodiesel. Biodiesel é uma mistura de ésteres alquílicos de ácidos graxos obtido, convencionalmente, através da reação de transesterificação de um óleo vegetal ou gordura animal. No entanto, a natureza da matéria-prima a qual lhe dará origem é um dos fatores determinantes em seu grau de estabilidade, visto que por apresentarem insaturações em número e em distintas posições os tornam susceptíveis ao ataque do oxigênio atmosférico e a condições de elevadas temperaturas proporcionando, assim, a sua degradação. Uma das principais problemáticas enfrentadas, atualmente, pela indústria de biodiesel provém da sua baixa estabilidade levando a uma diminuição de sua qualidade por longos períodos de armazenamento sendo necessária a aplicação de antioxidantes. Nesta tese, um estudo cinético experimental baseado no consumo de diferentes antioxidantes sintéticos adicionados em distintas concentrações foi realizado com amostras de óleos vegetais de moringa (Moringa oleifera) e de maracujá (Passiflora edulis), ácido oléico estocado (AO) durante seis e dezoito meses e biodiesel de soja (Glycine max L.) e girassol (Helianthus annuus) em diferentes temperaturas, a uma pressão de oxigênio puro a 700 kPa, utilizando a metodologia ASTM D7545 (PetroOXY). O modelo de primeira ordem obtido para o óleo de moringa, amostras de ácido oléico estocado (AO) e biodiesel de soja permitiu obter informações a respeito de parâmetros, tais como: concentração crítica e concentração de antioxidante natural inerente à amostra avaliada , informando que o último não exerceu influência, a não ser inicialmente, no processo oxidativo das mesmas. Enquanto, o parâmetro determinado para o modelo de ordem zero para as amostras de óleo de maracujá e girassol relacionou-se a diferentes reatividades da matéria-prima. A estabilidade das amostras determinadas pela entalpia de ativação (ΔHA) deu-se na seguinte ordem: ΔHA (óleo de moringa) > ΔHA (óleo de maracujá); ΔHA (AO 6 meses) ΔHA (AO 18 meses) e ΔHA (biodiesel de soja) > ΔHA (biodiesel de girassol). Fatores de estabilização desempenharam diferentes papéis na estabilização dos sistemas estudados. Concentração de antioxidante e temperatura mostraram distintas influências, no processo oxidativo, para as amostras de óleos vegetais e ácido oléico estocadas (AO) acompanhadas pelos seus índices de acidez