Queiroz, Ana MariaRibeiro, AntónioBrito, PauloGomes, Maria Carolina SérgiMezzalira, Melissa Giacomet2025-11-192025-11-1920252025http://hdl.handle.net/10198/35112Mestrado de dupla diplomação com a Universidade Tecnológica Federal do ParanáThe growing demand for renewable energy sources has driven the development of sustainable alternatives to fossil fuels, among which biodiesel stands out. Biodiesel can be produced from various types of oils, including waste cooking oil (WCO), contributing to the sustainability of the process. An important step in its production process is purification, which is usually carried out through wet washing. Although effective, this method generates large volumes of effluent. Thus, the use of adsorbent materials emerges as a more sustainable alternative for removing impurities such as glycerol. Biodiesel was produced through a transesterification reaction using WCO with an oil:alcohol molar ratio of 1:7.5 and 0.5 wt% catalyst, resulting in a biodiesel with an ester yield of 83.5%. Three adsorbents were prepared from almond shell waste: the first was carbonized at 500°C for 1 hour, the second chemically activated using zinc chloride and the third chemically activated with phosphoric acid. After preliminary adsorption experiments, the adsorbent activated with phosphoric acid was selected for full characterization and further adsorption studies. Kinetic adsorption studies were carried out in batch mode at three different temperatures (25, 35, and 45°C), revealing that equilibrium was reached in approximately 2 hours, with a removal percentage of 73.4% at 25°C. Pseudo-first-order and pseudo-second-order models were fitted to the experimental data. Equilibrium studies were performed at the optimal temperature identified in the kinetics (25°C), and the Langmuir, Freundlich, and Sips models were adjusted to the experimental data, with the Sips model the one that best describe the adsorption behavior of the system. The highest glycerol removal was achieved using 10 wt% of the adsorbent, reaching a maximum of 81.1% removal and a minimum glycerol content of 0.041 wt%, which is still above the limit established by the EN14214:2012 standard. Continuous adsorption experiments were performed in a fixed-bed column, with adsorption–desorption cycles operated at flow rates below 1 mL/min. The highest adsorption capacity (41.64 mg/g) was observed at a flow rate of 0.68 mL/min. The adsorption/desorption cycles indicated the regeneration potential of the adsorbent. Finally, the effect of other contaminants in biodiesel on glycerol adsorption was evaluated using a glycerol solution in ethyl acetate. The results showed a reduction in adsorption capacity (31.55 mg/mL), possibly due to the faster adsorption process, which hindered the complete use of the column bed. When comparing batch and continuous modes, the continuous process generally showed higher adsorption capacities, reinforcing its potential for industrial applications.A crescente demanda por fontes de energia renováveis tem impulsionado o desenvolvimento de alternativas sustentáveis aos combustíveis fósseis, entre as quais se destaca o biodiesel. O biodiesel pode ser obtido a partir de diferentes tipos de óleos, incluindo o óleo alimentar usado (OAU), contrinuindo para a sustentabilidade do processo. Uma etapa importante do seu processo de produção é a purificação, usualmente realizada através da lavagem com água, que, embora eficaz, gera grandes volumes de efluentes. Assim, a utilização de materiais adsorventes surge como uma alternativa mais sustentável para a remoção de impurezas, como o glicerol. O biodiesel foi produzido através de uma reação de transesterificação utilizando OAU, com uma razão molar óleo:álcool de 1:7,5 e 0,5% de catalisador, resultando em um biodiesel com um rendimento de ésteres de 83,5%. Foram preparados três adsorventes a partir de resíduos de casca de amêndoa, o primeiro carbonizado a 500°C por 1 h, o segundo quimicamente ativado com cloreto de zinco e o terceiro quimicamente ativado com ácido fosfórico. Após os experimentos preliminares de adsorção, foi selecionado o carvão ativado com ácido fosfórico para realizar a caracterização e os estudos posteriores de adsorção. Foram realizados estudos cinéticos de adsorção em batelada a três temperaturas (25, 35 e 45°C), observando-se que o equilíbrio foi atingido em cerca de 2 horas com uma capacidade de remoção de 73,4% a 25°C. Os modelos de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem foram ajustados aos dados experimentais. Estudos de equilíbrio foram conduzidos na temperatura ótima identificada (25°C) e os modelos de Langmuir, Freundlich e Sips foram ajustados aos dados experimentais, sendo o modelo de Sips o que melhor descreveu o comportamento da adsorção do sistema. A maior remoção de glicerol foi obtida utilizando 10% (m/m) de adsorvente, alcançando uma remoção máxima de 81,1% e um teor mínimo de glicerol de 0,041% (m/m), valor ainda acima do limite estabelecido pela norma EN14214:2012. Adicionalmente, realizou-se ensaios de adsorção contínua em coluna de leito fixo, com ciclos de adsorção e dessorção operando a vazões inferiores a 1 mL/min. A maior capacidade de adsorção (41,64 mg/g) foi observada a uma vazão de 0,68 mL/min. Os testes de adsorção/dessorção indicaram a viabilidade de regeneração do adsorvente. Por fim, avaliou-se o impacto da presença de outros contaminantes no biodiesel na adsorção do glicerol, utilizando uma solução de glicerol com acetato de etila. Os resultados indicaram redução na capacidade de adsorção (31,55 mg/mL), atribuída, possivelmente, à maior velocidade do processo de adsorção, desfavorecendo o uso completo do leito. Ao comparar os modos batelada e contínuo, observou-se que, na maioria dos casos, o processo contínuo apresentou maiores capacidades de adsorção, reforçando seu potencial para aplicações industriais.engAdsorptionActivated carbonAlmond shellsGlycerolBiodiesel purificationmaster thesis204018820