Queiroz, AnaRibeiro, António E.Brito, PauloAlmeida, Fretson Micaela2021-12-152021-12-1520212020http://hdl.handle.net/10198/24502Atualmente a produção de biodiesel é realizada através da esterificação de ácidos gordos livres ou transesterificação de triglicerídeos, utilizando catalisadores ácidos e básicos, respetivamente. Neste trabalho é estudada a aplicação de um líquido iónico, hidrogenossulfato de 1-butil-3-metilimidazólio, [BMIM][HSO4], na catálise da esterificação de um óleo simulado, com incorporação de ácido oleico ao óleo alimentar usado em proporções de 20%, 40% e 60% (% em massa). Os parâmetros tempo de reação (2, 4 e 6 h), dosagem de catalisador (5, 10 e 15%, m/m), razão molar óleo/metanol (1:5, 1:10 e 1:15, mol/mol) e incorporação de ácido oleico (% m/m), foram estudados aplicando uma Metodologia de Superfície de Resposta (RSM), a partir de um planeamento experimental Box-Behnken (BBD) de um fatorial total 34, tendo como respostas a conversão do óleo simulado com base na redução de acidez (R1), o conteúdo de FAME no biodiesel produzido (R2) e o rendimento em termos de massa de FAME obtido em relação ao inicialmente presente no óleo simulado (R3). Mantendo constante o valor de temperatura de reação em 65 °C, foram definidas as condições ótimas que apresentam melhores valores de conversão em termos de redução de acidez, conteúdo de FAME presente nas amostras e também o rendimento mássico de FAME. Na resposta R1 as condições ótimas encontradas foram: tempo de reação 2 horas, dosagem de catalisador de 15%, razão molar óleo/metanol de 1:15 e incorporação de ácido oleico de 60%, enquanto as respostas R2 e R3 apresentam condições ótimas similares, tempo de reação de 4 horas, dosagem de catalisador de 10%, incorporação de ácido oleico de 60%, diferenciando só na razão molar óleo/metanol de 1:12 e 1:11, respetivamente. Para todas as respostas o parâmetro mais significativo e relevante foi a incorporação de ácido oleico, seguido da razão molar óleo/metanol e dosagem de catalisador. Utilizando as condições ótimas para R1 obteve-se um valor de 58% para a conversão em termos de redução de acidez. Para as condições ótimas de R2 obteve-se uma percentagem de 33% para a resposta em termos de conteúdo de FAME. Já para a resposta R3 foi encontrado o valor de 29% para o rendimento em termos de massa de FAME obtido em relação ao inicialmente presente no óleo simulado quando se utilizam as condições ótimas. O método utilizado para a recuperação e reutilização do LI mostrou que é possível a reutilização do catalisador mais de três ciclos consecutivos sem diminuir a sua capacidade catalítica. Neste estudo foi feito 3 reações, sendo duas recuperações e duas reutilizações. Com um tempo de reação de 4 h, dosagem de catalisador de 10%m/m, razão molar óleo/metanol de 1:12 e incorporação de ácido oleico de 60%m/m, obteve-se uma redução de acidez de 52% nos três ciclos, enquanto o conteúdo de FAME houve uma diminuição de 32,29% para 27,99%. Já o rendimento diminuiu de 27,36% para 25,96%.Currently biodiesel production is carried out through the esterification of free fatty acids or transesterification of triglycerides, using acid and basic catalysts, respectively. This work studied the application of an ionic liquid, hydrogen sulfate of 1-butyl-3-methylimidazolium, [BMIM][HSO4], in the catalysis of esterification of a simulated oil, with incorporation of oleic acid to the food oil used in proportions of 20%, 40% and 60% (% by mass). The reaction time parameters (2, 4 and 6 h), catalyst dosage (5, 10 and 15%, m/m), molar oil/methanol ratio (1:5, 1:10 and 1:15, mol/mol) and incorporation of oleic acid (% m/m), were studied by applying a Response Surface Methodology (RSM) from a box- Behnken (BBD) experimental planning of a total factorial 34, based on the conversion of the simulated oil based on the reduction of acidity (R1), the content of FAME in the biodiesel produced (R2) and the yield in terms of FAME mass obtained in relation to that initially present in the simulated oil (R3). Keeping constant the reaction temperature value at 65 °C, the optimal conditions were defined that present the best conversion values in terms of acidity reduction, FAME content present in the samples and the mass yield of FAME. In response R1 the optimum conditions found were reaction time 2 hours, catalyst dosage of 15%, oil/methanol molar ratio of 1:15 and incorporation of oleic acid of 60%, while R2 and R3 responses present similar optimal conditions, reaction time of 4 hours, catalyst dosage of 10%, incorporation of oleic acid of 60%, incorporation of oleic acid of 60%, differentiating only in the molar oil/methanol ratio of 1:12 and 1:11, respectively. For all responses, the most significant and relevant parameter was the incorporation of oleic acid, followed by the molar oil/methanol ratio and catalyst dosage. Using the optimal conditions for R1, a value of 58% was obtained for the conversion in terms of acidity reduction. For the optimal conditions of R2, a percentage of 33% was obtained for the response in terms of FAME content. For the R3 response, the value of 29% was found for the yield in terms of FAME mass obtained in relation to that initially present in the simulated oil when the optimal conditions are used. The method used for the recovery and reuse of LI showed that it is possible to reuse the catalyst more than three consecutive cycles without decreasing its catalytic capacity. In this study, 3 reactions were made, two recoveries and two reuses. With a reaction time of 4 h, catalyst dosage of 10%m/m, molar oil/methanol ratio of 1:12 and incorporation of oleic acid of 60%m/m, an acidity reduction of 52% was obtained in the three cycles, while the FAME content decreased from 32.29% to 27.99%. The yield decreased from 27.36% to 25.96%.porProdução de biodieselÓleo alimentar usadoLíquidos iónicosMetodologia de superfície de respostaRecuperação e reutilizaçãomaster thesis202814645