Browsing by Author "Moreira, Diogo Filipe Silva"
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- Produção de biodiesel usando resíduos de pilhas alcalinas esgotadas como catalisador heterogéneoPublication . Moreira, Diogo Filipe Silva; Caetano, Nídia de Sá; Morais Júnior, Wilson GalvãoAs alterações climáticas verificadas atualmente no mundo motivam a procura de fontes de energia alternativa sustentáveis visando a substituição dos combustíveis fósseis, os principais causadores da mudança climática. Uma das soluções é a sua substituição por biocombustíveis, destacando-se o biodiesel como alternativa ao gasóleo. Na produção de biodiesel são cada vez mais usados catalisadores heterogéneos, pois reduzem o custo do processo devido à possibilidade de reutilização e geram um produto de melhor qualidade. O zinco e o manganês são componentes de catalisadores que têm apresentado alta eficiência nesta reação. Assim, foram realizados ensaios para a produção de biodiesel, utilizando a mistura catódica das pilhas alcalinas descartadas, com alta concentração de zinco e manganês. Os resultados mostram que a eficiência do uso do resíduo como catalisador na produção de biodiesel é comprovada pela obtenção de um biocombustível com densidade de 880 kg/m3, viscosidade de 4,5 mm2/s e teor de ésteres metílicos de ácidos gordos de 96,8%, conforme especificado na norma EN 14214. Assim, demonstrou- se a viabilidade técnica da utilização de um resíduo problemático (pilhas usadas) na valorização de um outro resíduo (óleo vegetal) através da produção de um biocombustível (biodiesel). Este trabalho é o primeiro registo publicado na literatura científica.
- Valorização de pilhas esgotadas como catalisador para produção de biodiesel: uma abordagem de economia circularPublication . Moreira, Diogo Filipe Silva; Caetano, Nídia de SáAs alterações climáticas verificadas atualmente no mundo, motivam uma procura por fontes de energia alternativa mais sustentáveis, visando a substituição dos combustíveis fósseis, os principais causadores das mudanças climáticas. Uma das soluções é a sua substituição por biocombustíveis, destacando-se o biodiesel como alternativa ao gasóleo. Na produção de biodiesel são cada vez mais usados catalisadores heterogéneos, pois reduzem o custo do processo devido à possibilidade de reutilização e por gerarem um produto de melhor qualidade. O zinco e o manganês são metais cuja utilização em catalisadores heterogéneos tem apresentado alta eficácia nesta reação. As pilhas alcalinas esgotadas constituem um resíduo para o qual a valorização é inexistente no nosso País, sendo por isso exportadas para outros países da União Europeia, sob licenciamento da Agência Portuguesa do Ambiente. A mistura catódica das pilhas alcalinas esgotadas contém uma concentração apreciável daqueles metais, o que motivou a necessidade de avaliação do potencial da sua utilização como precursores de catalisadores heterogéneos para a produção de biodiesel. O presente trabalho visa a produção de biodiesel a partir de óleo de origem vegetal, utilizando a mistura catódica das pilhas alcalinas descartadas, com alta concentração de zinco e manganês, como precursor de um catalisador heterogéneo. Assim, é possível valorizar um resíduo, dando-lhe um destino que aumenta a circularidade da utilização das matérias-primas originais. A mistura catódica foi analisada por termogravimetria (TG), confirmando um elevado teor de carbono, e por fluorescência de raios-X (XRF) em atmosfera de He, confirmando a presença de um elevado teor de Mn, Zn, e menor teor de K e S. Assim, procedeu-se à calcinação da mistura a uma temperatura de 550 °C, durante 2 h, de modo a remover o carbono e produzir um catalisador utilizável. O óleo usado nestes ensaios foi óleo alimentar virgem, para facilitar a análise e comparação do desempenho do novo catalisador heterogéneo com o de um catalisador convencional homogéneo. O álcool usado foi o metanol, e foi utilizado hexano como cosolvente, para promover a mistura de fases e o contacto entre o óleo e o álcool, facilitando a reação. Para otimizar as condições de produção de biodiesel, foi elaborado um planeamento experimental Box & Hunter’s, através do qual se avaliou a influência de três variáveis no teor de ésteres metílicos de ácidos gordos (FAME’s) do biodiesel produzido por catálise heterogénea: a massa de catalisador (3,45, 5,00, 6,55 g), a quantidade de co-solvente adicionado em relação à quantidade de álcool (5, 10 e 15% - % v/v) e a temperatura de reação (65, 75 e 85 °C). Os restantes parâmetros experimentais foram fixados nos seguintes valores: tempo de reação de 5 dias (para garantir que a reação ocorria completamente), razão 125 mL de óleo:110 mL de metanol, velocidade de agitação média. A avaliação do processo foi feita pela quantificação do teor de FAME’s no biodiesel, por cromatografia em fase gasosa, de acordo com a norma NP ISO 14103:2010. As condições ótimas foram uma temperatura de reação de 75 °C, massa de catalisador de 5,00 g e a quantidade de solvente de 10% (v/v), produzindo-se um biodiesel com 95,40 ± 0,66% de FAME’s. Uma vez determinadas as condições ótimas na gama de trabalho testada, foi otimizado o tempo de reação, para o que foram realizados ensaios nas condições otimizadas anteriormente, mas para diferentes tempos de reação (1 a 5 dias). Neste conjunto de ensaios concluiu-se que o biodiesel com teor de FAME’s mais elevado, 96,91 ± 0,91%, foi obtido nas seguintes condições: 125 mL de óleo:110 mL de metanol, tempo de reação de 3 dias, temperatura de reação de 75 °C, massa de catalisador de 5,00 g e a quantidade de solvente de 10% (v/v). A qualidade do biodiesel produzido foi ainda avaliada, de acordo com as especificações da norma EN 14214, através das determinações de densidade e viscosidade. Por fim, foi realizado um ensaio com óleo alimentar usado, nas condições otimizadas anteriormente. O biodiesel produzido nestas condições, apresentou um teor de FAME’s de 89,1%, abaixo do limite mínimo pretendido, revelando a necessidade de nova otimização. Os resultados obtidos neste trabalho em que foi produzido um novo catalisador heterogéneo por um simples processo de calcinação, demonstram a viabilidade técnica da aplicação do resíduo de pilhas alcalinas esgotadas como catalisador na produção de um biodiesel com densidade de 880 kg/m3 , viscosidade de 4,4 mm2 /s e um teor de FAME’s >96,5%, em conformidade com as especificações da norma EN 14214.