Síntese de ésteres etílicos por transesterificação in situ em biomassa de microalgas provenientes de um sistema de tratamento de emissões atmosféricas

Abstract

Resumo: Considerando os problemas ambientais da atualidade, soluções para minimizar os efeitos da poluição têm sido amplamente investigadas. As microalgas apresentam uma gama de aplicações no tratamento de efluentes, tanto líquidos quanto gasosos, por meio de seu metabolismo fotossintetizante. Pensando nisso, uma churrascaria de Curitiba-PR, implantou um sistema biológico, empregando microalgas, para tratar a fumaça gerada em suas atividades. Estudos vem sendo realizados para agregar valor à biomassa formada. O principal objetivo deste trabalho foi o de avaliar a obtenção de ésteres etílicos a partir da biomassa destas microalgas, com vistas à produção de biodiesel. Os principais parâmetros avaliados foram o rendimento em biomassa seca após a colheita; o teor de lipídeos totais; o índice de acidez dos lipídeos extraídos, a síntese de ésteres etílicos de ácidos graxos por transesterificação in situ e o perfil composicional com relação ao uso como biodiesel. Os resultados revelaram que a quantidade em peso seco de biomassa de microalgas foi satisfatória, atingindo maior concentração comparado aos cultivos anteriores. Após a eletro flotação, foi necessária uma etapa de sedimentação antes que se procedesse à liofilização. O rendimento em biomassa liofilizada chegou a 0,3397 g.L-1. A biomassa apresentou um teor de lipídeos totais de 18% quando usado metanol ou etanol e 11,44 % quando foi usado n-hexano como solvente extrator. O índice de acidez do extrato lipídico foi de 29,54 ± 2,76 mg KOH.g-1. Nas reações de transesterificação in situ, foram avaliados os parâmetros temperatura e tempo de reação. A identificação e quantificação dos ésteres etílicos de ácidos graxos foram feitas com base em cromatogramas. Degradações de ésteres geraram perda de rendimentos após 30 minutos de reação. Os maiores rendimentos nas temperaturas de estudo (45, 60 e 90 oC) foram obtidos aos 180 minutos de reação, chegando aos 37,81; 40,15 e 43,03 mg de ésteres.g-1 de biomassa liofilizada. O perfil cromatográfico revelou predominância dos ésteres etílicos C16:1 e C18:2 (30 - 35% cada). Este perfil favorece a propriedade de ponto de entupimento de filtro a frio, mas pode apresentar problemas envolvendo baixa estabilidade oxidativa. Palavras-chave: Microalgas. Transesterificação in situ. Ésteres etílicos de ácidos graxos. Mitigação de CO2. Biodiesel.

Abstract: Taking into consideration the current environmental issues, solutions to minimize the effects of pollution have been widely investigated. Microalgae display several applications in the treatment of effluents, either in liquid or gaseous form, through their photosynthetic metabolism. In this line of thinking, a barbecue restaurant in Curitiba-PR, implemented a biological system, employing microalgae, to process the smoke generated in its activities. Studies have been done to accrue value to the formed biomass. The main objective of this project was to evaluate the obtention of ethyl esters from this microalgae biomass, aiming at the production of biodiesel. The main parameters evaluated were the yield of dry biomass after harvest; total lipids; the acidity of extracted lipids; obtention of fatty acids ethyl esters through in situ transesterification and evaluating its compositional profile regarding its use as biodiesel. The results revealed that the amount in dry weight, of microalgae biomass was satisfactory, reaching a higher concentration regarding previous cultures. After the electroflotation, a sedimentation stage was necessary so the lyophilization could proceed. The lyophilized biomass yield reached 0.3397 mg.L-1. The biomass presented a total lipid content of around 18% when methanol or ethanol were used, and of 11.44% when n-hexane was used. The acidity index from lipids was 29.54 ± 2.76 mg KOH.g-1. In in situ transesterification reactions, the temperature and reaction time parameters were evaluated. The identification and quantification of ethyl esters of fatty acids were made based on chromatograms. Esters degradation generates a loss in productivity after 30 minutes. The highest yields in the temperature studies (45, 60 e 90 oC) were obtained at 180 minutes of reaction, reaching 37.81; 40.15 e 43.03 mg of esters.g-1 of dry biomass. The chromatographic profile revealed the predominance of ethyl esters C16:1 and C18:2 (30 - 35% each). This profile is favorable to the cold-filter plugging point, but can present problems involving low oxidative stability. Keywords: Microalgae. In situ transesterification. Fatty acids ethyl esters. CO2 mitigation. Biodiesel.