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http://tede.unicentro.br:8080/jspui/handle/jspui/1074
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Otimização no processo de hidrólise ácida dos tubérculos da erva daninha Cyperus esculentus visando a obtenção de etanol |
Autor: | Oliveira, Douglas Santos de |
Primeiro orientador: | Furstenberger, Cynthia Beatriz |
Primeiro coorientador: | Rodrigues, Paulo Rogério Pinto |
Resumo: | O consumo de etanol no Brasil aumenta a cada ano, porém as condições para se obter este produto ainda são dificultadas pela carência de novas matéria-prima que não competem com a cadeia alimentar. O Brasil é um dos maiores produtores mundiais de etanol através da cana-de-açúcar. Em 2005 o Brasil liderava a produção mundial de etanol com uma quantidade de 3.989 milhões de galões mas ao passar dos anos alguns fatos ocorridos mundialmente fizeram com que o álcool etílico deixasse de ser uma exclusividade brasileira tornando uma fonte de combustível de enorme aceitação no mercado consumidor mundial. Foi então que o Estados Unidos aumentou seus avanços tecnológico e suas áreas de cultivos para produção de etanol derivado do milho. No ano de 2007 o Estados Unidos ultrapassou o Brasil na produção de etanol e vem ocupado o primeiro lugar na produção mundial de etanol até estes últimos anos. Em 2014 o Estados Unidos conseguiu produzir 14.300 milhões de galões de álcool etílico. No entanto este crescimento exponencial anual acarreta o principal problema tanto para o Estados Unidos quanto para o Brasil que é a elevação dos preços da matérias-primas usadas para a conversão de etanol combustível. Perante este quadro o Brasil busca novas alternativas para produzir etanol sem atingir a cadeia alimentar produtiva. Este trabalho utilizou como alternativa na produção de etanol uma planta chamada Cyperus esculentus que foi material de estudo para a produção de biodiesel em estudos anteriores fornecendo uma quantidade de 17% de óleo. Esta planta também fornece uma quantidade de amido que é de aproximadamente 30% sendo estudada para a produção de etanol pela rota enzimática. A maneira que se produzido etanol neste trabalho foi pela rota ácida utilizado quatro ácidos diferentes e usando como variáveis três temperaturas e tempos distintos. Para a melhor otimização deste método usou-se a ferramenta do planejamento experimental com o software Design Expert® e as respostas foram a quantidade de açúcar redutor e o teor de álcool. Para a caracterização do etanol produzido foram realizadas por infravermelho (IR), ultravioleta (UV-VIS), poder calorifico e testes físico-químicos. Também foi desenvolvido um estudo cinético para identificar a ordem de reação, energia de ativação e o fator pré-exponencial aplicado pela catalise ácida. Os resultados indicaram que a catalise utilizando o ácido fosfórico e o ácido clorídrico obtiveram melhores resultados de açúcares redutores e teor de álcool. O ácido fosfórico apresentou melhores resultados nos ensaios de caracterização do álcool. Em relação ao estudo cinético tanto o ácido clorídrico quanto o ácido fosfórico apresentaram característica de reação de primeira ordem. A energia de ativação a e fator pré-exponencial tiveram uma diferença elevada entre a catalise dos ácidos. No quesito de custo aplicado para processo industrial a utilização da hidrólise como o ácido fosfórico apresentou melhores resultados. Comparado a hidrólise com o ácido fosfórico e a hidrólise enzimática realizadas em estudos passados destaca que a hidrólise enzimática é inviável por apresentar um custo muito elevado de produção já a produção utilizando a hidrólise com o ácido fosfórico indica um quadro benéfico para se aplicar na produção de etanol combustível com uma margem de lucro rentável. A hidrólise do ácido fosfórico para a produção de etanol utilizando os tubérculos da planta C. esculentus podem ser uma alternativa para a produção de biocombustível. |
Abstract: | Ethanol consumption in Brazil increases every year, but the conditions for obtaining this product are still hampered by the lack of new raw materials that do not compete with the food chain. Brazil is one of the largest producers of ethanol through sugarcane. In 2005, Brazil led the world production of ethanol with an amount of 3,989 million gallons but over the years some events that occurred worldwide caused ethanol ceased to be exclusive to Brazil becoming a source of huge acceptance of fuel in the consumer market world. It was then that the United States has increased its technological advances and their areas of crops for the production of ethanol from maize. In 2007 the United States overtook Brazil in ethanol production and has occupied the first place in world production of ethanol until the past few years. In 2014 the United States managed to produce 14,300 million gallons of ethanol. However this annual exponential growth causes a major problem for both the United States and in Brazil which is the rising prices of raw materials used for the conversion of ethanol fuel. Against this backdrop Brazil seeks new alternatives to produce ethanol without reaching the productive food chain. This work used as an alternative in production ethanol one plant was called Cyperus esculentus which was study material for biodiesel production in previous studies providing a quantity of 17% oil. This plant also provides a amount of starch is about 30% being studied for the production of ethanol by enzymatic route. The way that ethanol produced in this work was the acid route used four different acids and using variables like temperature and three different times. For better optimization of the method used to the experimental design with the software design Expert® and the answer were the amount the amount of reducing sugar and alcohol content. For the characterization of the ethanol produced were performed by infrared (IR), ultraviolet (UV-VIS), calorific value and physicochemical tests. The results indicated that the catalysis using phosphoric acid and hydrochloric acid obtained better results in reducing sugar and alcohol content. Phosphoric acid has better results in alcohol characterization tests. A kinetic study was also designed to identify the order of reaction, activation energy and pre-exponential factor applied by acid catalysis. The kinetic study showed that both the hydrochloric acid and the phosphoric acid showed characteristic of first-order reaction. The activation energy and pre-exponential factor had a high difference between the catalysis of acid. On the issue of cost applied to industrial process using hydrolysis as phosphoric acid showed better results. Compared to hydrolysis with phosphoric acid and enzymatic hydrolysis performed in past studies highlight that the enzymatic hydrolysis is impractical to present a very high production cost since the production using hydrolysis with phosphoric acid indicates a beneficial framework to apply the production of ethanol fuel with a margin of profitable income. The hydrolysis of phosphoric acid to ethanol production using the plant tubers C. esculentus can be an alternative for the production of biofuel. |
Palavras-chave: | biocombustível bioenergia álcool erva dainha Biofuel bioenergy alcohol weed |
Área(s) do CNPq: | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA ENGENHARIAS CIENCIAS BIOLOGICAS CIENCIAS SOCIAIS APLICADAS::ADMINISTRACAO |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Estadual do Centro-Oeste |
Sigla da instituição: | UNICENTRO |
Departamento: | Unicentro::Departamento de Ciências Agrárias e Ambientais |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Bioenergia (Mestrado) |
Citação: | OLIVEIRA, Douglas Santos de. Otimização no processo de hidrólise ácida dos tubérculos da erva daninha Cyperus esculentus visando a obtenção de etanol. 2016. 159 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Bioenergia - Mestrado) - Universidade Estadual do Centro-Oeste, Guarapuava - PR. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://tede.unicentro.br:8080/jspui/handle/jspui/1074 |
Data de defesa: | 6-Jul-2016 |
Appears in Collections: | Programa de Pós-Graduação em Bioenergia |
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