Desenvolvimento do processo de extração de óleo de microalgas e produção de combustível à base de hidrocarbonetos puros

Abstract

Resumo: As microalgas surgem como uma boa oportunidade para produção de biocombustíveis, pois além da produção de biodiesel também produzem hidrocarbonetos que podem ser comparados aos hidrocarbonetos produzidos por fontes minerais. Esses hidrocarbonetos podem ser usados diretamente como combustíveis ou como aditivos em combustíveis à base de petróleo. O presente trabalho teve como objetivo principal desenvolver o processo de extração do óleo bruto de microalgas para posterior produção de combustível à base de hidrocarbonetos. Utilizou-se a microalga Acutodesmus obliquus cultivada em fotobiorreatores (FBRs) compactos durante 15 dias usando como meio de cultivo efluente de biodigestor. Para obtenção do óleo de microalgas propôs-se a extração à quente com solventes orgânicos (hexano e etanol). Após a extração tornou-se necessário recuperar o solvente presente da amostra usando métodos de evaporação. Para a primeira condição experimental (etanol) alcançou-se resultados na extração em média de 1,7% de óleo bruto, enquanto que para a segunda condição experimental (hexano + etanol) o rendimento foi de 11,1% ambos após recuperação do solvente. Aplicou-se a destilação fracionada e a cromatografia em coluna com sílica gel como métodos de purificação dos compostos. A primeira condição experimental após a purificação obteve um rendimento médio de 0,4% já a segunda condição experimental o rendimento foi de 6,3%. Além disso, caracterizouse a amostra usando a cromatografia gasosa acoplada a um espectrômetro de massa (GC-MS). Encontrou-se cerca de 70,6% em média de hidrocarbonetos que variaram de C11 até C22 na primeira condição experimental e os principais compostos foram undecano (8,1%) e pentadecano (10,62%). Para a segunda condição experimental encontrou-se cerca de 79,6% em média de hidrocarbonetos que variaram de C13 até C23 e os principais compostos foram pentadecano (13,5%) e heptadecano (11,28%). Avaliou-se o óleo de microalgas purificado em função do seu poder calorífico que em média foi de 10.142,5 kcal.kg-1 enquanto o diesel a base de petróleo possui poder calorífico de 10.151 kcal.kg-1. Os resultados puderam comprovar a utilização de microalgas como uma fonte alternativa na produção de hidrocarbonetos que podem ser comparados aos combustíveis à base de petróleo. Palavras-chave: Microalga. Hidrocarboneto. Extração. Purificação. Caracterização.

Abstract: Microalgae emerge as a good opportunity for biofuels production, because besides the production of biodiesel, they also produce hydrocarbons that can be compared with the hydrocarbons produced by mineral sources. These hydrocarbons can be used directly as fuels or as additives in petroleum based fuels. The main objective of this work was to develop the process of extraction of the crude oil of microalgae for later production of fuel based on hydrocarbons. It was used the Acutodesmus obliquus microalgae grown in compact photobioreactors (FBRs) during 15 days using biodigester effluent culture medium. In order to obtain the microalgae oil it was proposed the hot extraction with organic solvents (hexane and ethanol). After extraction, it became necessary to retrieve the solvent present in the sample using evaporation methods. For the first experimental condition (ethanol) results were obtained in the average extraction of 1.7% crude oil, while for the second experimental condition (hexane + ethanol) the yield was 11.1% both after solvent recovery. Fractional distillation and silica gel column chromatography were used as purification methods of the compounds. The first experimental condition after purification yielded an average yield of 0.4% and the second experimental condition yielded 6.3%. In addition, the sample was characterized using gas chromatography coupled to a mass spectrometer (GC-MS). An average of 70.6% of hydrocarbons ranging from C11 to C22 was found in the first experimental condition and the main compounds were undecane (8.1%) and pentadecane (10.62%). For the second experimental condition, about 79.6% of hydrocarbons were found that varied from C13 to C23 and the main compounds were pentadecane (13.5%) and heptadecane (11.28%). The purified microalgae oil was evaluated as a function of its calorific value, which averaged 10,142 kcal.kg-1 while petroleum-based diesel has a calorific value of 10,151 kcal.kg-1. The results could prove the use of microalgae as an alternative source in the production of hydrocarbons that can be compared to petroleum based fuels. Key-words: Microalga. Hydrocarbon. Extraction. Purification. Characterization.