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Please use this identifier to cite or link to this item: https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/4448
Tipo do documento: Tese
Título: Estudo analítico, térmico e energético do pinhão manso (Jatropha Curcas l.) como matéria-prima para a produção de biocombustíveis
Autor: Souza, Cristiane Daliassi Ramos de 
Primeiro orientador: Chaar, Jamal da Silva
Primeiro membro da banca: Oliveira, Tereza Cristina Souza de
Segundo membro da banca: Rocha Filho, Geraldo Narciso da
Terceiro membro da banca: Barros, Ivoneide de Carvalho Lopes
Quarto membro da banca: Correia, José de Castro
Resumo: O pinhão manso é uma espécie vegetal que fornece grande quantidade de óleo e por sua toxidade não pode ser usado na alimentação humana, podendo se transformar em uma alternativa promissora na produção de Biodiesel. Esta Tese teve a finalidade de realizar um estudo analítico, térmico e energético do óleo extraído da espécie oleaginosa pinhão manso (Jatropha curcas L.), cultivada no Estado do Amazonas, assim como dos co-produtos, tais como, cascas do fruto, cascas da semente e torta, presentes na cadeia produtiva de biocombustíveis. Para atingir o objetivo proposto, as atividades experimentais foram iniciadas com a coleta dos frutos na plantação localizada em Itacoatiara-AM. Foram feitas seis coletas em diferentes meses e todas as amostras foram submetidas à caracterização física avaliando o tamanho e a massa para todas as partes do fruto. Em seguida realizou-se o processo de obtenção do óleo, utilizando dois métodos, a extração mecânica e a extração com solvente (Método Soxhlet). A extração com solvente foi realizada para todas as amostras coletadas e o melhor rendimento obtido foi de 50,21%, apesar de ter obtido bons resultados em todas as extrações (43-48%). O processo mecânico foi realizado apenas com o lote da safra de 2010 apresentando um rendimento satisfatório (33,14%). Posteriormente, o óleo extraído foi caracterizado por diversos parâmetros físico-químicos. A estabilidade oxidativa por Rancimat foi realizada para o óleo do pinhão manso ficando em torno de 12 horas, um valor considerado satisfatório quando comparado com outras espécies. O perfil de ácidos graxos foi analisado por cromatografia gasosa, o qual indicou a presença de altas concentrações dos ácidos oléico e linoléico. Os ácidos palmítico, esteárico, araquídico e palmitoléico também foram detectados, porém em concentrações menores. A avaliação do potencial térmico e energético foi realizada para o óleo e os co-produtos utilizando as técnicas de TG/DTA, análise imediata e PCS. Os resultados da análise térmica dos óleos, obtidos via extração química e mecânica, indicaram uma temperatura de estabilidade térmica em torno de 180C e 217C, respectivamente. Na avaliação energética dos co-produtos realizada pela análise imediata houve destaque para o teor de materiais voláteis, que apresentou valores elevados (65-78%), o que caracteriza um combustível mais fácil e rapidamente queimado durante o processo de combustão. Os resultados do PCS para os óleos obtidos apresentaram valores elevados (34-39 MJ/kg) e próximos ao diesel. Para os co-produtos, os resultados ficaram entre 17 e 21 MJ/kg, próximos e até superiores aos valores reportados na literatura para outros resíduos agrícolas mostrando, portanto grande aplicabilidade para utilização em processos de geração de energia. Por fim foram realizadas reações com o óleo de pinhão manso para obter biocombustíveis através da transesterificação metílica e etílica e do craqueamento térmico. Os resultados da transesterificação mostraram-se excelentes, com rendimentos acima de 90%, entretanto a avaliação físico-química mostrou que apenas o Biodiesel metílico ficou em conformidade com a Resolução 14/2011 da ANP. O Bio-óleo obteve um rendimento satisfatório (75%).
Abstract: The Jatropha curcas L. is a vegetable species that supplies great amount of oil, but due to its toxicity cannot be used to feed human beings. It is a promising alternative for Biodiesel production. This Thesis had the purpose of perform analytic, thermal and energy studies for the oil extracted from oleaginous species Jatropha curcas L., cultivated in the State of Amazonas. The study was also done for byproducts such as fruit peels, seed peels and the cake originated by biofuel productive chain. To reach the proposed objective, the experimental activities were started with the sampling of the whole fruits in a plantation located in Itacoatiara city-Amazonas. Six independent samplings were done in different months and all the samples were submitted to physical characterization to evaluate size and weight for all parts of the fruit. The process to obtain the oil was done by two methods: mechanical extraction and chemical extraction (Soxhlet system). The chemical extraction was performed for all available samples and the best efficiency was the 50.21%, although all the extractions have presented good results (43-48%). The mechanical process was just performed for the 2010 crop presenting a satisfactory efficiency (33.14%). Then, the oil extracted by the two processes was characterized by several physical-chemical parameters. The oxidative stability by Rancimat was measured for the oils and the result was around 12 hours, this value is considered satisfactory when compared with other species. The fatty acid profile was analyzed by gas chromatography, which indicated the presence of higher concentrations of oleic and linoleic acids. The palmitic, stearic, arachidic and palmitoleic acids were also detected, however in smaller concentrations. The evaluation for thermal and energy potential was done for the oil and byproducts using TG/DTA, immediate analysis and superior heat power techniques. The results of thermal analysis for the oils obtained by chemical and mechanical extraction indicated thermal stability temperature about 180 and 217°C, respectively. Energy evaluation for byproducts was done by immediate analysis and high values for volatile materials were found (65-78%). These values characterize a fuel that can be easy and quickly burned during the combustion process. The results of PCS for the obtained oils presented high values (34-39 MJ/kg), which are close to the ones measured for diesel. For the byproducts, the results were between 17 and 21 MJ/kg, close and even superiors to the literature values for other agricultural residues showing, therefore, great applicability for use in energy generation processes. Finally, reactions with the Jatropha curcas L. oil were made to obtain biofuels through the methylic and ethylic transesterification and thermal cracking. The results for transesterification process were excellent, with efficiency above 90%, however, the physical-chemical evaluation showed that the methylic Biodiesel was the only one in conformity with the Resolution 14/2011 from ANP. A satisfactory efficiency of 75% was obtained for bio-oil.
Palavras-chave: Pinhão manso
Extração de óleo
Co-produtos
Caracterização físico-química
Avaliação térmica e energética
Transesterificação
Craqueamento térmico
Jatropha curcas L.
Oil extraction
Byproducts
Physical-chemical characterization
Thermal and energy evaluation
thermal cracking
Área(s) do CNPq: CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA: QUÍMICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Amazonas
Sigla da instituição: UFAM
Departamento: Instituto de Ciências Exatas
Programa: Programa de Pós-graduação em Química
Citação: SOUZA, Cristiane Daliassi Ramos de. Estudo analítico, térmico e energético do pinhão manso (Jatropha Curcas l.) como matéria-prima para a produção de biocombustíveis. 2012. 122 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2012.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tede.ufam.edu.br/handle/tede/4448
Data de defesa: 10-Nov-2012
Appears in Collections:Doutorado em Química

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