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???metadata.dc.type???: Dissertação
Title: Hidrólise enzimática do óleo de amêndoas de tucumã na síntese de biodiesel etílico via processo hidrólise-esterificação
???metadata.dc.creator???: Carvalho, Kethellin Miranda Galeno de 
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Nunomura, Sergio Massayoshi
???metadata.dc.contributor.referee1???: Pohlit, Adrian Martins
???metadata.dc.description.resumo???: Astrocaryum aculeatum G. F. W. Meyer é conhecido popularmente como tucumã do Amazonas e pertence à família Arecaceae. Uma palmeira, cujas amêndoas dos seus frutos possuem grande potencial de óleo, podendo ser utilizado como matéria-prima na produção de biodiesel. O biodiesel apresenta grandes vantagens frente aos combustíveis fósseis, como a ciclagem de carbono, baixa toxicidade e o seu uso contribui para a diminuição do efeito estufa, proporcionando um ganho ambiental para todo o planeta pela diminuição da poluição atmosférica entre outras características que justificam sua utilização. Comercialmente é produzido pela reação de transesterificação por catálise básica com álcoois de cadeia curta. Contudo para que esse processo seja utilizado com rendimentos satisfatórios é fundamental que os óleos possuam baixos teores de ácidos graxos livres, o que para a maior parte dos óleos e gorduras, extraídos de espécies amazônicas, não é possível. Este trabalho teve como objetivo estudar o processo alternativo à transesterificação, dehidrólise seguida de esterificação, com especial ênfase a etapa de hidrólise, que foi realizada pela catálise enzimática. Foram utilizados dois lotes de óleos extraídos das amêndoas de tucumã. Inicialmente realizou-se a caracterização físico-química do óleo, onde o lote 01 apresentou índice de acidez de 55,06 mg NaOH/g e o lote 02 de 11,09 mg NaOH/g. Foi realizada também a determinação da composição da cadeia graxa por CG-FID. De acordo com essa análise os ácidos graxos majoritário foram: ácido láurico, mirístico e palmítico. Foi realizada uma triagem com 11 lipases comerciais livres para definir a atividade catalítica de cada enzima utilizando o mesmo substrato, a tricaprilina (C8:0). Considerando a atividade observada e o custo de aquisição das enzimas, foram selecionadas para as reações de hidrólise a lipase de Candida rugosa (livre) e a lipase Thermomyces lanuginosus (imobilizada). Os ácidos graxos produzidos nas reações de hidrólise foram quantificados por um método desenvolvido por CCD-densitometria. Os ácidos graxos também foram quantificados por CLAE em fase reversa para comparar os resultados e validar os resultados. A técnica de CCD-densitometria mostrou ser rápida, eficaz e precisa na quantificação de lipídios. Todas as reações foram monitoradas e quantificadas por essa técnica, com o intuito de estabelecer as melhores condições da atividade catalítica e o melhor resultado foi obtido utilizando a lipase de Candida rugosa nas seguintes: 0,3% do biocatalisador, tensoativo 1%, tampão fosfato de sódio pH 7,50; 0,1M, proporção óleo:tampão1:1, temperatura de 40 ºC, agitação 700 rpm em 10 horas de reação. Os dois lotes de óleo foram hidrolisados enzimaticamente em quantidades maiores num reator de vidro com as duas enzimas e em seguida foram esterificados empregando o catalisador heterogêneo de sulfato férrico, tanto pela via metílica como etílica. Pelas análises realizadas, o biodiesel etílico apresentou melhoresconversões frente ao biodiesel metílico. As amostras de biodiesel foram analisadas também por CG-EM para confirmar a formação do produto etílico. O processo de hidrólise enzimática associada à esterificação por catálise heterogênea apresentou resultados bastante promissores, que podem permitir o uso de matérias-primas com elevado índice de acidez, que é um dos principais desafios atuais na produção desse biocombustível.
Abstract: Astrocaryum aculeatum G. F. W. Meyer popularly known as tucumã (do Amazonas)is an Arecaceae species, an Amazon palm tree, which is considered an oilseed species with high potential for the production of biofuels. Biofuels have many advantages over fossil fuels such as the reduced toxicity and lower emission of greenhouse gases, due to the carbon cycling. This has stimulated its use and study so far. In large scale, is normally produced from vegetable oils or animal fats and methanol through the transesterification process by the homogenous alkalis catalysis. However this process is possible only to oils of fats with low contents of free fatty acids, which is not observed for most of oil sources available in the Amazon. This works aimed to study the production of biodiesel by an alternative process based on two-steps process of hydrolysis-esterification, with focus on the hydrolysis step performed by enzyme catalysis. Two lots of tucumã kernel oil were studied. The physicalchemical parameters from both lots were determined. Lot 01 has acid value of 55.06 mg NaOH/gand lot 02 11.09 mg NaOH/g. The fatty acid composition was determined by FAME (Fatty Acid Methyl Ester) conversion and GC-FID analysis and showed that tucumã oil has lauric, myristic and palmitic acid as major constituents. The use of lipases was initially studied by the determination of hydrolytic capacity of 11 different commercial lipases using tricaprylin as substrate. Considering the observed results and the costs of acquisition of each enzyme, two enzymes were selected for further studies, Candida rugosa (free enzyme) and Thermomyces lanuginosus (immobilized). The quantification of enzyme conversion of oil into free fatty acids was determined by two methods. The first, was developed in this work, and was based on TLC-densitometry and the other RP-HPLC was used to validate the results obtained by TLC-densitometry. This analytical method showed accuracy, precision and linearity to quantify the lipid conversion and was used to determine the enzyme activity in different experiments performed to determine the best catalytic conditions. The best conditions observed for de Candida rugosa lipase were 0.3 % of enzyme, 1 % of surfactant, phosphate buffer at pH 7.50, oil:buffer ratio of 1:1 (V:V), temperature of 40 ºC, stirring at 700 rpm for 10 hours. Then, the hydrolysis was performed in larger scale in a glass reactor and the products of both lots were converted into biodiesel by heterogeneous catalysis with ferric sulfate, in separate experiments using methanol and ethanol. Overall the best conversion was observed for the ethylic biodiesel, whose composition showed high purity that was confirmed by GC-MS analysis. The studied process based on enzymatic hydrolysis followed by esterification by heterogeneous catalysis showed very promising results that could, in theory,be applied in the conversion ofany oil source with high free fatty acid content, which is one of the most important challenges in the production of biodiesel.
Keywords: Astrocaryum aculeatum (Tucumã)
Lipases
Hidrólise
Biodiesel
Combustíveis fósseis
???metadata.dc.subject.cnpq???: CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA: QUÍMICA
Language: por
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Amazonas
???metadata.dc.publisher.initials???: UFAM
???metadata.dc.publisher.department???: Instituto de Ciências Exatas
???metadata.dc.publisher.program???: Programa de Pós-graduação em Química
Citation: CARVALHO, Kethellin Miranda Galeno de Carvalho Hidrólise enzimática do óleo de amêndoas de tucumã na síntese de biodiesel etílico via processo hidrólise-esterificação. 2014. 130f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2014.
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
URI: http://tede.ufam.edu.br/handle/tede/4486
Issue Date: 5-May-2014
Appears in Collections:Mestrado em Química

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