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Authors
Abstract(s)
Renewable energy sources present a viable and sustainable solution to the escalating global demand for clean energy. Within this context, biodiesel emerges as a prominent alternative to conventional petroleum-based fuels, with alkaline transesterification constituting the primary method of production. Subsequent to its production, biodiesel needs purification prior to its utilization in conventional engines. Among the prevailing
purification techniques, "wet washing" holds prominence, despite its substantial water consumption. Conversely, an alternative purification methodology, namely "dry washing," leverages adsorption processes, offering advantages such as reduced water usage, accelerated purification kinetics, and less effluent generation. In the present investigation, biodiesel was synthesized using waste cooking oil via the ethanol route, employing a molar ratio of 1:7.5 oil to alcohol. Three activated carbons were prepared from walnut shells using different activation methodologies. These methods comprised two chemical activations, one using phosphoric acid and the other using sodium hydroxide, and a physical activation process. Surface area analyses revealed values of 426.66 m²/g, 2.695 m²/g, and 345.69 m²/g for the acid, basic and physical activated carbons, respectively. Adsorption studies, including kinetics and isotherm experiments, were conducted across three temperatures: 25°C, 35°C, and 45°C. Subsequently, isotherm studies were performed at optimal temperatures determined from the kinetic assessments. Remarkably, the activated carbon prepared via phosphoric acid activation demonstrated superior removal efficiency with the increase
of temperature, indicative of a negative activation energy. Notably, only the material activated via phosphoric acid allowed the 0.02% (w/w) glycerol content limit fixed by both the European EN14214 and the American ASTM D6751 standards. These findings underscore the efficacy of walnut shell-derived activated carbons in providing a viable alternative to the conventional wet washing method, thereby mitigating water wastage, and promoting a greener and more sustainable biodiesel production process.
As fontes de energia renovável apresentam uma solução viável e sustentável para a crescente demanda global por energia limpa. Dentro deste contexto, o biodiesel surge como uma alternativa proeminente aos combustíveis convencionais à base de petróleo, com a transesterificação alcalina constituindo o método primário de produção. Após sua produção, o biodiesel necessita de purificação antes de ser utilizado em motores convencionais. Entre as técnicas de purificação predominantes, a "lavagem úmida" tem destaque, embora seu consumo substancial de água. Ao contrário, uma metodologia de purificação alternativa, denominada "lavagem a seco", utiliza processos de adsorção, oferecendo vantagens como redução do consumo de água, aceleração da cinética de purificação e diminuição da geração de efluentes. Na presente investigação, o biodiesel foi sintetizado utilizando óleo de cozinha residual via rota do etanol, empregando uma relação molar de 1:7.5 de óleo para álcool. Três carvões ativados distintos foram preparados utilizando diferentes metodologias de ativação envolvendo casca de noz. Estes métodos compreenderam duas ativações químicas, uma utilizando ácido fosfórico e a outra hidróxido de sódio, juntamente com um processo de ativação física. As análises de área de superfície revelaram valores respectivos de 426.66 m²/g, 2.695 m²/g e 345.69 m²/g para os carvões ativados. Estudos abrangentes de adsorção, incluindo análises de cinética e isotermas, foram conduzidos em três temperaturas designadas: 25°C, 35°C e 45°C. Posteriormente, investigações de isotermas foram realizadas em temperaturas ótimas determinadas a partir das avaliações cinéticas. Notavelmente, o carvão ativado preparado via ativação com ácido fosfórico demonstrou eficiência de remoção superior com o aumento da temperatura, indicativo de uma energia de ativação negativa. Apenas o carvão ativado via ácido fosfórico atendeu ao rigoroso limite de 0.02% (m/m) exigido tanto pela norma europeia EN14214 quanto pela norma americana ASTM D6751.
As fontes de energia renovável apresentam uma solução viável e sustentável para a crescente demanda global por energia limpa. Dentro deste contexto, o biodiesel surge como uma alternativa proeminente aos combustíveis convencionais à base de petróleo, com a transesterificação alcalina constituindo o método primário de produção. Após sua produção, o biodiesel necessita de purificação antes de ser utilizado em motores convencionais. Entre as técnicas de purificação predominantes, a "lavagem úmida" tem destaque, embora seu consumo substancial de água. Ao contrário, uma metodologia de purificação alternativa, denominada "lavagem a seco", utiliza processos de adsorção, oferecendo vantagens como redução do consumo de água, aceleração da cinética de purificação e diminuição da geração de efluentes. Na presente investigação, o biodiesel foi sintetizado utilizando óleo de cozinha residual via rota do etanol, empregando uma relação molar de 1:7.5 de óleo para álcool. Três carvões ativados distintos foram preparados utilizando diferentes metodologias de ativação envolvendo casca de noz. Estes métodos compreenderam duas ativações químicas, uma utilizando ácido fosfórico e a outra hidróxido de sódio, juntamente com um processo de ativação física. As análises de área de superfície revelaram valores respectivos de 426.66 m²/g, 2.695 m²/g e 345.69 m²/g para os carvões ativados. Estudos abrangentes de adsorção, incluindo análises de cinética e isotermas, foram conduzidos em três temperaturas designadas: 25°C, 35°C e 45°C. Posteriormente, investigações de isotermas foram realizadas em temperaturas ótimas determinadas a partir das avaliações cinéticas. Notavelmente, o carvão ativado preparado via ativação com ácido fosfórico demonstrou eficiência de remoção superior com o aumento da temperatura, indicativo de uma energia de ativação negativa. Apenas o carvão ativado via ácido fosfórico atendeu ao rigoroso limite de 0.02% (m/m) exigido tanto pela norma europeia EN14214 quanto pela norma americana ASTM D6751.
Description
Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Keywords
Adsorption Dry washing Transesterification Activated carbon Renewable energy