Characterization and Use of Pequi (Caryocar brasiliense) Waste Oil in Liquid Biofuels Production.

Authors

  • Munique G S Souza Universidade de Brasília
  • M G Guimarães Universidade de Brasília
  • J L Macedo Universidade de Brasília
  • J P Rodrigues Universidade de Brasília
  • Grace Ferreira Ghesti Universidade de Brasília

DOI:

https://doi.org/10.26512/ripe.v5i2.28222

Keywords:

Thermocatalytic cracking, Biodiesel, Agroindustrial waste, bioenergy

Abstract

Biodiesel is the biofuel most used by many countries because it is a renewable source, biodegradable and based on a tripod: environment, social and energy. Thus, some industries are conducting internal programs to recycle their waste to reduce operating expenses, generate a new by-product for the industry, and control pollution. The Cerrado Emporium Association collects 30-50 ton./year of pequi fruit. (Caryocar brasiliense), being its main byproduct the pequi stone which has no industrial application and to increase the competitiveness of this byproduct was studied the production of liquid biofuels through two routes: esterification reaction and cracking / pyrolysis based on its composition. That is, it presented 92.29% of unsaturated fatty acids and 7.71% represented saturated fatty acids, besides the acidity index (12.2 mg KOH / g) oil and saponification (391.78 g. oleic acid (100g) -1). Thus, the esterification reaction was performed, obtaining a conversion value of 91% and in order to eliminate the described problems of traditional basic homogeneous catalysis. In cracking, 4% (w/w) of heterogeneous catalyst was used, such as: CeO2, CoO, NiO and HUSY zeolite. The obtained products were submitted to acidity index, GC/MS, IR, mass efficiency and CHNO elemental analysis. The CoO and NiO catalysts presented the highest mass yield and CoO showed the highest acidity reduction, being therefore the best option among the studied options.

Downloads

Download data is not yet available.

References

1. Ramos, L. P., da Silva, F. R., Mangrich, A. S., Cordeiro, C. S. Tecnologias de produção de biodiesel. Rev. Virtual Quim. 2011, 3, 385-405. DOI: 10.5935/1984-6835.20110043.
2. Pereira, M. P., Ferreira, S. C. Produção de biodiesel: desafios e limitações no campo jurídico. Revista de Extensão e Estudos Rurais 2014, 1, 157-182. DOI: https://doi.org/10.36363/rever112011%25p.
3. Pradhan, A., Shrestha, D. S., Gerpen, J. V., Duffield, J. The energy balance of soybean oil biodiesel production: a review of past studies. Transactions of the ASAE (American Society of Agricultural Engineers) 2008, 51, 185.
4. Quintella, C. M. A. L. T., Teixeira, L. S. G., Korn, M. D. G. A., Costa Neto, P. R. D., Torres, E. A., Castro, M. P., & Jesus, C. A. C. D. Cadeia do biodiesel da bancada à indústria: uma visão geral com prospecção de tarefas e oportunidades para P&D&I. Quim. Nova 2009, 32, 793-808.
5. Laufenberg, G., Kunz, B., Nystroem, M. Transformation of vegetable waste into value added products: (A) the upgrading concept;(B) practical implementations. Bioresour. Technol. 2003, 87, 167-198.
6. Aquarone, E., Borzani, W., Lima, U.A. Biotecnologia: tópicos de microbiologia industrial. v.2. São Paulo: E. Blücher, 1990.
7. Empório do Cerrado 2019. http://www.emporiodocerrado.org.br/pt-br/documentos/artigo-rede-um-novo-protagonismo-social.pdf Acesso em 05 nov. 2019.
8. Dabdoub, M. J., Bronzel, J. L. Biodiesel: visão crítica do status atual e perspectivas na academia e na indústria. Quim. Nova 2009, 32, 776-792.
9. Lima, D. G.; Soares, V. C.; Ribeiro, E. B.; Carvalho, D. A.; Cardoso, É. C.; Rassi, F. C.; Mundim K. C.; Rubim J. C.; Suarez, P. A. Diesel-like fuel obtained by pyrolysis of vegetable oils. J Anal Appl Pyrol 2004, 71, 987-996. DOI: doi.org/10.1016/j.jaap.2003.12.008.
10. Adebanjo, A. O., Dalai, A. K., Bakhshi, N. N. Production of diesel-like fuel and other value-added chemicals from pyrolysis of animal fat. Energ fuel 2005, 19, 1735-1741. DOI: 10.1021/ef040091b
11. Fréty, R.; Rocha, M. D. G. C. D.; Brandão, S. T.; Pontes, L. A.; Padilha, J. F.; Borges, L. E.; Gonzalez, W. A. Cracking and hydrocracking of triglycerides for renewable liquid fuels: alternative processes to transesterification. J. Braz. Chem. Soc 2011, 22, 1206-1220. DOI: 10.1590/S0103-50532011000700003.
12. Luz Jr, G. E., Santos, A. G., Melo, A. C., Oliveira, R. M., Araujo, A. S., Fernandes Jr, V. J. Thermal catalytic cracking of buriti oil (Mauritia flexuosa L.) over LaSBA-15 mesoporous materials. Fuel Process Technol 2011, 92, 2099-2104. DOI: 10.1016/j.fuproc.2011.06.018.
13. Quirino, R.L. Estudo do efeito da presença de alumina dopada com TiO2 e ZrO2 no craqueamento do óleo de soja. 2006. Dissertação (Mestrado em Química) Universidade de Brasília, Brasília, 2006.
14. Corma, A. [in] Zeolite Microporous Solids: Synthesis Structure and Reactivity, NATO ASI Series, 352, Kluwer Academic, Holanda, 1992.
15. Guisnet, M.; Ribeiro, F. R. Zeólitos: um nanomundo a serviço da catálise. Lisboa: Fundação Caloustre Gulbenkian, 2004.
16. Gianetto, G; Zeolitas: Caracteristicas, Propriedades y Aplicaciones Industriales, Ed. Caracas, 1990.
17. Sang, O. Y. Biofuel production from catalytic cracking of palm oil. Energy Sources 2003, 25, 859-869. DOI: 10.1080/00908310390221309.
18. Tamunaidu, P.; Bhatia, S. Catalytic cracking of palm oil for the production of biofuels: optimization studies. Bioresour. Technol. 2007, 98, 3593-3601. DOI: 10.1016/j.biortech.2006.11.028.
19. Zhao, X.; Wei, L.; Julson, J.; Qiao, Q.; Dubey, A.; Anderson, G. Catalytic cracking of non-edible sunflower oil over ZSM-5 for hydrocarbon bio-jet fuel. New Biotechnol 2015, 32, 300-312. DOI: 10.1016/j.nbt.2015.01.004
20. Bayat, A.; Sadrameli, S. M.; Towfighi, J. Production of green aromatics via catalytic cracking of Canola Oil Methyl Ester (CME) using HZSM-5 catalyst with different Si/Al ratios. Fuel 2016, 180, 244-255. DOI: 10.1016/j.fuel.2016.03.086
21. Idem, R. O., Katikaneni, S. P., & Bakhshi, N. N. Catalytic conversion of canola oil to fuels and chemicals: roles of catalyst acidity, basicity and shape selectivity on product distribution. Fuel Process Technol 1997, 51, 101-125. DOI: 10.1016/S0378-3820(96)01085-5.
22. Albanez, N. E. F. K. Obtenção de óxido de cério com alta área superficial específica. Tese de Mestrado, Instituto de Pesquisa Energética e Nuclear, São Paulo, 1996.
23. TAPPI - Technical Association of the Pulp and Paper Industry. TAPPI test methods T 204 om-88: solvent extractives of wood and pulp. Atlanta: Tappi Technology Park, 1996.
24. AOCS, American Oil Chemists’ Society. Official methods and recommended practices of the American Oil Chemistis’ Society. USA: AOCS , Ca 5a- 40 (2009); Cd 3-25 (2004).
25. Guimarães, M. G. Produção de biocombustível líquido a partir de resíduo agroindustrial: caroço de pequi. Monografia (Bacharelado em Química Tecnológica), Universidade de Brasília, Brasília, 2015.
26. Prado, C. M. R. Produção e Caracterização de Biocombustíveis por Craqueamento de Óleo Vegetais via Catálise com Bauxita. Dissertação (Mestrado em Educação em Química), Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2009.
27. Melo, M. A. M. F. Avaliação das Propriedades de Óleos Vegetais visando a Produção de Biodiesel. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, 2014.
28. Santos, D. Q. Transesterificação de triacilglicerol de óleos de milho e de soja: análise quimiométrica do processo e propriedades físico- químicas essenciais do produto, para uso como combustível. Tese (Doutorado em Química), Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2010.
29. Amaral, F. P. Estudo das características físico-químicas dos óleos da amêndoa e polpa da macaúba [Acrocomia aculeata (Jacq.) Lodd. Ex Mart], Dissertação (Mestrado em Agronomia), Universidade Estadual Paulista, Botucatu, 2007.
30. Matos, P. R. R. Utilização de óleos vegetais como bases lubrificantes. Dissertação (Mestrado em Química), Universidade de Brasília, Brasília, 2011.
31. Angelucci, E.; Carvalho, L. R.; Carvalho, N. R. P.; Figueiredo, B. I.; Mantovani, B. M. D.; Moraes, M. R. Análise química de alimentos (Manual Técnico), Campinas, São Paulo, 1987.
32. Silva, C. L. M. Obtenção de ésteres etílicos a partir da transesterificação do óleo de andiroba com etanol. Dissertação (Mestrado em Química), Univeridade Estadualde Campinas, UNICAMP, 2005.
33. Deus, T. N. Extração e caracterização de óleo do pequi (Caryocar Brasiliensis Camb.) para o uso sustentável em formulações cosméticas óleo/água. Dissertação (Mestrado em Ciências Exatas e da Terra), Pontifícia Universidade Católica de Goiás, Goiânia, 2008.
34. Ribeiro, E. P.; Seravalli, E. A. G. Química de alimentos. São Paulo, SP, Edgard Blucher. 2004.
35. Santos, A. L. F. Produção de bio-óleo a partir do craqueamento térmico de gorduras residuais derivadas de biomassa animal e vegetal. Dissertação de Mestrado. Brasília. 2007.
36. Silva Filho, J. B. Produção de biodiesel etílico de óleos e gorduras residuais (OGR) em reator químico de baixo custo. Dissertação (Mestrado em Engenharia), Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2010.

Published

2020-02-17 — Updated on 2020-09-01

Versions

How to Cite

Souza, M. G. S., Guimarães, M. G., Macedo, J. L., Rodrigues, J. P., & Ghesti, G. F. (2020). Characterization and Use of Pequi (Caryocar brasiliense) Waste Oil in Liquid Biofuels Production. Revista Interdisciplinar De Pesquisa Em Engenharia, 5(2), 41–49. https://doi.org/10.26512/ripe.v5i2.28222 (Original work published February 17, 2020)

Most read articles by the same author(s)