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Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Lignocelulósicos nos processos de purificação de biodiesel por via úmida utilizando floculantes de fontes renováveis e processo de separação com membranas de celulose regenerada
Author: Ribeiro, Elaine Angélica Mundim
First Advisor: Rodrigues Filho, Guimes
First coorientator: Amaral, Fabio Augusto do
First member of the Committee: Faria, Anízio Márcio de
Second member of the Committee: Sousa, Raquel Maria Ferréira de
Third member of the Committee: Cerqueira, Daniel Alves
Fourth member of the Committee: Meireles, Carla da Silva
Summary: O biodiesel é convencionalmente purificado utilizando água e tecnologias de lavagem a seco. A lavagem com água elimina os sais de sódio e sabões formados, porém gera um grande volume de efluente. Uma alternativa a purificação com água é a utilização de tecnologia de membranas para a purificação de biodiesel bruto, isso tem fornecido resultados promissores, com a redução do consumo de água. O objetivo principal deste trabalho consistiu em estudar o uso de produtos obtidos de fontes lignocelulósicas, nas etapas convencionais da purificação do biodiesel (por via úmida e purificação por membranas), para aplicação de materiais de fontes renováveis. O tratamento do efluente de biodiesel foi realizado com o efluente obtido em escala laboratorial (EFLUL) e industrial (EFLUI). Os floculantes sintetizados utilizados foram hemicelulose catiônica (HC) e sulfato de acetato de celulose (SAC), e os floculantes comerciais utilizados foram tanino catiônico (T) e poliacrilamidas (PAM). As PAM foram utilizadas como polímero de referência para comparação dos resultados obtidos com SAC. O tratamento com floculante primário, tanino catiônico, foi otimizado em pH de equalização 12 e pH de floculação 8. A HC foi testada associada ao tanino catiônico (T/HC) em diferentes proporções e contribuiu para o tratamento na redução do volume de lodo e na diminuição da estabilidade térmica, favorecendo sua degradação. Neste trabalho também foi investigada a utilização de um segundo polímero (dual-flocculation), SAC e PAM de carga aniônica, que proporcionou melhoramento na qualidade do efluente reduzindo a turbidez de 30 a 40 NTU para a faixa de 3 a 8 NTU para o EFLUL e de 45 a 56 NTU para 14 a 20 NTU para o EFLUI. Além disso, proporcionaram uma redução (> 98%) na demanda química de oxigênio (DQO) e nos sólidos suspensos totais (SST). Devido às remoções elevadas proporcionadas pelo sistema de polieletrólitos de fontes renováveis, esses podem ser utilizados para tratamento de efluente de biodiesel. A purificação do biodiesel, utilizando o sistema de purificação com membranas, foi realizada utilizando membranas de celulose regenerada pura (M-CR) e com adição de dióxido de silício (M-CR-Si), nas espessuras de 0,05, 0,08 e 0,10 mm com estrutura assimétrica. As M-CR não apresentaram fluxo de permeado de biodiesel devido a redução da porosidade causada pela interação do biodiesel com a estrutura da celulose. O efeito da diminuição da porosidade da membrana foi atenuado com a adição de dióxido de silício à solução polimérica, o que ocasionou o aumento da permeabilidade. A rejeição de proteína, determinada com tripsina, demonstrou maior rejeição para as membranas que possuíam menores teores de dióxido de silício em sua composição (M-CR-Si2-0,05 e M-CR-Si2-0,08). Porém, as rejeições obtidas foram menores que 80% e não foi possível determinar o ponto de corte da membrana. A concentração de glicerina, um importante parâmetro de qualidade do biodiesel, apresentou 0,026±0,017% e 0,026±0,018% para as membranas M-CR-Si2-0,05 e M-CR-Si2-0,08, respectivamente. Assim, as membranas de celulose regenerada com dióxido de silício se mostraram promissoras, uma vez que atingiram níveis próximos aos estabelecidos pela legislação, segundo resolução da ANP, que é de 0,02%.
Abstract: Biodiesel is purification conventionally using water and dry clean technologies. The former eliminates the remaining water-soluble sodium salts and soaps formed, however can cause large volumes of effluent. Alternatively, the use of membrane technology for the purification of crude biodiesel has provided promising results with less water usage. The main objective of this research is to understand the application of products obtained from lignocellulosic sources in the conventional stages of biodiesel purification (i.e., wet and membrane purification), were considered for the application of products from renewable sources. The treatment of the biodiesel effluent was carried out with laboratory (EFLUL) and industrial (EFLUI) effluents. The synthesized flocculants used were cationic hemicellulose (HC) and cellulose acetate sulfate (SAC), and the commercial flocculants used were cationic tannin (T) and polyacrylamide (PAM), as polyacrylamide being the reference polymer to compare with SAC. Treatment with primary flocculant (i.e., tannin) was effective in equalization pH 12 and flocculation pH 8. The cationic hemicellulose was tested associated with tannin (T/HC) in different proportions and help decrease the volume of sludge and the thermal stability of the sludge, favoring its degradation. In addition, this work also investigated the use of an anionic second polymer (dual-flocculation) (SAC and PAM). The binary floc improved the effluent quality by reducing turbidity from 30 to 40 NTU to 3 to 8 NTU for the EFLUL and from 45 to 56 NTU to 14 to 20 NTU for the EFLUI. Also, the chemical oxygen demand (COD) and total suspended solids (TSS) were reduced (>98%). Thus, due to the high removal provided by the polyelectrolyte system from renewable sources, those are suitable for treatment of biodiesel effluent. Purification of biodiesel using the membrane purification system was performed using membranes of pure regenerated cellulose (M-CR) and silicon dioxide (M-CR-Si) added in the thicknesses of 0.05, 0.08 and 0.10 mm. The membranes produced had an asymmetric structure. The M-CR did not present biodiesel permeate flux due to the reduced porosity caused by the interaction of biodiesel with the cellulose structure. The effect of reducing membrane porosity was attenuated by the addition of silicon dioxide to the polymer solution, which caused increase permeability. The protein rejection, determined with trypsin, showed greater rejection by the membranes that had lower levels of silicon dioxide in their composition (M-CR-Si2-0.05 and M-CR-Si2-0.08). However, the rejections obtained were less than 80% and it was not possible to determine the cut-off point of the membrane. The concentration of glycerin, an important parameter of biodiesel quality, showed 0.026 ± 0.017% and 0.026 ± 0.018% for M-CR-Si2-0.05 and M-CR-Si2-0,08 respectively. Thus, regenerated cellulose membranes with silicon dioxide were promising because they reached levels close to those established by Brazilian legislation, which is 0.02%.
Keywords: Biocombustíveis
Biodiesel - Purificação
Membranas (Tecnologia)
Acetato de celulose
Purificação de biodiesel
Sulfato de acetato de celulose
Hemicelulose catiônica
Tanino catiônico
Celulose regenerada
Purification of biodiesel
Cellulose acetate sulfate
Cationic hemicellulose
Tannin
Regenerated cellulose membrane
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Biocombustíveis
Quote: RIBEIRO, Elaine Angélica Mundim. Lignocelulósicos nos processos de purificação de biodiesel por via úmida utilizando floculantes de fontes renováveis e processo de separação com membranas de celulose regenerada. 2017. 147 f. Tese (Doutorado em Biocombustíveis) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2017.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/18660
Date of defense: 25-Apr-2017
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