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Authors
Abstract(s)
Due to the risk of possible depletion of fossil fuels and the increasing consumption of energy from renewable energy sources, biodiesel emerges as an alternative to non-renewable fuel. An important stage in its production process is purification, commonly done through wet washing to remove glycerol in solution. However, this method consumes large volumes of water, resulting in significant effluent volumes. Therefore, this study aimed to apply adsorption as an alternative method.
To apply this method, the chosen agroindustrial waste was olive pit, as it is widely produced in Portugal and was implemented in the form of activated carbon. The overall process involved three main stages: biodiesel and activated carbon production, subsequent characterization, and adsorption tests for glycerol removal.
Biodiesel was produced through transesterification of waste cooking oil under specific conditions, resulting in a sample with high glycerol content, incomplete conversion to fatty acid esters, and high in linoleic acid ethyl ester, indicating the presence of sunflower oil.
The activated carbon was produced from dry olive pits and showed basic characteristics, suitable for glycerol removal. Adsorption kinetic tests revealed that the activated carbon was favorable in removing glycerol from the biodiesel, with the best result achieved at 25°C after 1440 minutes, reaching 89.7% glycerol removal.
The isotherm models used in the study showed favorable results, indicating that adsorption occurred in a multilayer formation and on a heterogeneous surface. However, the study concluded that while the activated carbon contributes to biodiesel purification, it cannot completely substitute wet washing due to the inability to achieve the required glycerol content limit in a single stage process. In the future, other conditions may be added to this work, for example: use different kinds of WCO, different activations of the adsorbent, different transesterification conditions, recycle AC, and change the purification from batch to continuous process.
The study's results provide valuable insights into the potential of olive pits activated carbon for biodiesel purification and the limitations of its use as a complete substitute for wet washing
Devido ao risco de possível esgotamento de combustíveis fósseis e ao aumento de consumo de energia de energias de fontes renováveis, o biodiesel surge como uma alternativa para os combustíveis de fontes não-renováveis. Uma importante etapa para o seu processo de produção é a purificação, comumente feita por lavagens aquosas, a fim de remover o glicerol em solução. Entretanto, esse método consume grandes volumes de água, gerando assim grandes volumes de efluente. Dessa forma, este estudo teve como objetivo aplicar a adsorção como método alternativo. Para aplicar este método, o resíduo agroindustrial escolhido foi o caroço de azeitona, uma vez que é amplamente produzido em Portugal e foi implementado na forma de carbono ativado. O processo global envolveu três etapas principais: produção de biodiesel e de carvão ativado, posterior caracterização e testes de adsorção para remoção do glicerol. O biodiesel foi produzido por transesterificação de óleo residual alimentar, resultando em uma amostra com alto teor de glicerol, conversão incompleta em ésteres de ácidos graxos e alto teor de ésteres etílicos de ácido linoleico, indicando a predominância de óleo de girassol. O carbono ativado foi produzido a partir de caroços secos de azeitona e apresentou características básicas, adequadas para a remoção de glicerol. Testes cinéticos de adsorção revelaram que o carbono ativado foi favorável na remoção de glicerol do biodiesel, com o melhor resultado alcançado, 89.7 % de remoção, a 25 °C após 24 h. Os modelos de isotérmicas de Freundlich, Langmuir e BET usados no estudo mostraram resultados favoráveis, indicando que a adsorção ocorreu em multicamada e em uma superfície heterogênea. No entanto, o estudo permitiu concluir que, embora o adsorvente preparado contribua para a purificação do biodiesel, ele não pode substituir completamente a lavagem húmida devido à incapacidade de atingir o limite de teor de glicerol requerido com um processo de passo único. No futuro, outras condições podem ser adicionadas, como por exemplo: usar diferentes tipos de óleo residual de cozinha, diferentes ativações do adsorvente, diferentes condições de transesterificação, reciclar o carbono ativado e mudar o processo de batelada para contínuo. Os resultados do estudo fornecem informações valiosas sobre o potencial do carvão ativado do caroço de azeitona para a purificação do biodiesel e as limitações de seu uso como substituto completo para a lavagem húmida.
Devido ao risco de possível esgotamento de combustíveis fósseis e ao aumento de consumo de energia de energias de fontes renováveis, o biodiesel surge como uma alternativa para os combustíveis de fontes não-renováveis. Uma importante etapa para o seu processo de produção é a purificação, comumente feita por lavagens aquosas, a fim de remover o glicerol em solução. Entretanto, esse método consume grandes volumes de água, gerando assim grandes volumes de efluente. Dessa forma, este estudo teve como objetivo aplicar a adsorção como método alternativo. Para aplicar este método, o resíduo agroindustrial escolhido foi o caroço de azeitona, uma vez que é amplamente produzido em Portugal e foi implementado na forma de carbono ativado. O processo global envolveu três etapas principais: produção de biodiesel e de carvão ativado, posterior caracterização e testes de adsorção para remoção do glicerol. O biodiesel foi produzido por transesterificação de óleo residual alimentar, resultando em uma amostra com alto teor de glicerol, conversão incompleta em ésteres de ácidos graxos e alto teor de ésteres etílicos de ácido linoleico, indicando a predominância de óleo de girassol. O carbono ativado foi produzido a partir de caroços secos de azeitona e apresentou características básicas, adequadas para a remoção de glicerol. Testes cinéticos de adsorção revelaram que o carbono ativado foi favorável na remoção de glicerol do biodiesel, com o melhor resultado alcançado, 89.7 % de remoção, a 25 °C após 24 h. Os modelos de isotérmicas de Freundlich, Langmuir e BET usados no estudo mostraram resultados favoráveis, indicando que a adsorção ocorreu em multicamada e em uma superfície heterogênea. No entanto, o estudo permitiu concluir que, embora o adsorvente preparado contribua para a purificação do biodiesel, ele não pode substituir completamente a lavagem húmida devido à incapacidade de atingir o limite de teor de glicerol requerido com um processo de passo único. No futuro, outras condições podem ser adicionadas, como por exemplo: usar diferentes tipos de óleo residual de cozinha, diferentes ativações do adsorvente, diferentes condições de transesterificação, reciclar o carbono ativado e mudar o processo de batelada para contínuo. Os resultados do estudo fornecem informações valiosas sobre o potencial do carvão ativado do caroço de azeitona para a purificação do biodiesel e as limitações de seu uso como substituto completo para a lavagem húmida.
Description
Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Keywords
Biodiesel purification Adsorption Dry washing Waste cooking oil Olive pits activated carbon