UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro Ladebio

LADEBIO

Laboratórios de Desenvolvimento de
Bioprocessos da Escola de Química da UFRJ

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Produção Científica: Dissertações de Mestrado

Produção de Biocombustíveis a partir de Biomassa de Dendê (Elaeis guinaeensis)

Autor: Leonard Guimarães Carvalho
Data da Defesa: Outubro de 2009
Orientadores: Donato Alexandre Gomes Aranda, DSc e Nei Pereira Jr., PhD
Programa: TPQB - Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos da EQ/UFRJ

Resumo

O Brasil possui o maior potencial mundial para a produção do óleo de dendê dado aos quase 75 milhões de hectares de terras aptas à dendeicultura e tem capacidade para produzir combustíveis alternativos a partir de diversas espécies oleaginosas, favorecido pelas características edafoclimáticas.

A produtividade de óleo por hectare da palma é cerca de dez vezes a produtividade de óleo de soja (5.000 L/ha contra 500 L/ha, respectivamente). Durante a extração do óleo bruto gera-se uma grande quantidade de biomassa (fibras dos frutos, cachos, palha, folhas) e, posteriormente, na etapa de refino, obtém-se como subproduto ácidos graxos (borra ácida) de baixo valor agregado, podendo gerar biodiesel de baixo custo de produção.

Um grande desafio desse cenário é promover valorização desses resíduos, tornando a indústria do biodiesel mais competitiva. Uma estratégia possível é a esterificação da borra ácida utilizando etanol produzido a partir da fibra lignocelulósica, existente na biomassa residual, através de processos hidrolíticos e fermentativos.

No presente trabalho foram estudados diferentes catalisadores ácidos homogêneos na reação de esterificação de ácidos graxos de palma para a produção de biodiesel. As reações ocorreram em meio anidro ou hidratado, utilizando etanol ou metanol. A influência do teor de catalisador no rendimento também foi investigada. Foram realizados estudos cinéticos na presença e ausência dos catalisadores homogêneos. O processo foi conduzido a 130°C, em reator PARR, com razão molar álcool/ácido graxo igual a 3,0.

Os resultados obtidos mostraram melhores conversões com o ácido sulfúrico (86,6%) e com o ácido metanosulfônico (85,2%) como catalisadores homogêneos da esterificação etílica. O estudo para a obtenção de etanol foi feito utilizando as duas frações do material lignocelulósico, hemicelulose e celulose. Pré-tratamento ácido foi utilizado para extração dos açúcares constituintes da fração hemicelulósica realizando ensaios em um reator PARR, os quais resultaram em concentrações de xilose reduzidas. Quando utilizadas condições mais brandas no pré-tratamento, mediante o uso da autoclave, foi possível alcançar uma concentração de xilose de 18,8 g/L.

A fermentação do hidrolisado, pela ação da levedura Pichia stipitis, atingiu uma concentração de etanol de 7,45 g/L após 18 horas de processo. A partir da fração celulósica, foi produzido etanol pelo processo de hidrólise enzimática simultâneas à fermentação, o qual consiste de uma pré-hidrólise durante 12 horas para hidrólise da celulose em glicose seguida de fermentação por um tempo de 48 horas. Neste processo, a concentração final de etanol foi de 18,30 g/L. Sabendo-se que para extrair 1 tonelada de óleo bruto de dendê são geradas 2,4 toneladas de bagaço e que, durante o refino do óleo bruto, são produzidas 70 Kg de borra ácida, dois possíveis cenários podem ser apresentados.

LADEBIO - Laboratório de Desenvolvimento de Bioprocessos da Escola de Química da UFRJ