Produção de biocombustíveis a partir do óleo extraído da biomassa de Tetradesmus obliquus

Abstract

Resumo: A utilização de energias de fontes renováveis se torna cada dia mais necessária, e o Brasil como país que utiliza amplamente a malha rodoviária demanda pelo uso de biocombustíveis. O diesel é um combustível de natureza fóssil e não renovável portanto, seu uso excessivo pode levar a escassez. O biodiesel é um combustível renovável obtido através da reação de óleos vegetais ou gorduras animais com álcoois primários como etanol e metanol. O objetivo deste trabalho foi extrair o óleo da microalga Tetradesmus obliquus, caracteriza-lo e realizar a síntese do biodiesel proveniente do óleo de microalgas. Para extração de lipídios da microalga foram testados diferentes métodos: extração a frio com solventes, a quente com solventes, saponificação e extração por fluido super crítico. O método que apresentou melhores teores de extração de ácidos graxos e material apolar foram os de extração a quente utilizando como solvente etanol e hexano (30:70) obtendo extração de 12,79% de material apolar total e destes 6,51% de ácidos graxos. As amostras obtidas a partir das extrações foram fracionadas através do processo de saponificação: material apolar insaponificável e material saponificável (ácidos graxos). Os ácidos graxos foram esterificados por catalise acida e enzimática e as amostras das duas frações foram submetidas a cromatografia gasosa com detector de massa acoplado para identificação dos compostos de cada amostra. A amostra de ácidos graxos apresentou predominância do ácido graxo C16 palmítico, e dos ácidos graxos C18 oleico, linoleico, linolênico e esteárico. A fração de insaponificáveis apresentou hidrocarbonetos de cadeia longa, como o heptadecano (cerca de 30% de área do cromatograma), mas também em menor quantidade estava presente o octadecano, e um composto naftênico. Os ésteres obtidos através da catalise enzimática tiveram percentual de conversão de 91,3%, enquanto na catalise química houve conversão total, porém, a pureza alcançada após purificação em bauxita foi de 79 e 82%, respectivamente. A análise do ciclo de vida foi realizada para avaliar os impactos ambientais gerados pelos processos empregados neste trabalho, sendo o processo de saponificação o processo mais agressivo ambientalmente devido à alta geração de resíduos durante o processo e a impossibilidade de reutilização da biomassa e reagentes. O óleo obtido da microalga T. obliquus mostrou-se uma alternativa interessante para a geração de biocombustíveis, e novos estudos de purificação dos ésteres e hidrocarbonetos obtidos devem ser realizados a fim de obter altos níveis de pureza para aplicabilidade dos combustíveis.

Abstract: Every day the use of renewable energy sources becomes more necessary, and Brazil is a country that widely utilizes it’s road network demands using bio fuels. Diesel is a fossil fuel in its nature so, therefore, its excessive use can lead to shortages. The Bio Diesel is a renewable fuel obtained through the reaction of vegetable oils or animal fats with primary alcohols like ethanol and methanol. This studies objective was to extract oil from the micro algae Tetradesmus obliquus, to categorize it and to synthesize bio diesel from micro algae’s oil. To extract the lipids from micro algae different methods were tested: cold oil extraction with solvents, hot extraction with solvents, saponification and extraction with super critic fluid. The method that showed best levels of fatty acids extraction and non-polar material were the hot extraction using ethanol and hexane as solvent (30:70) obtaining a 12,79% extraction rate of non-polar material in total from what 6,51% were fatty acids. The samples obtained from the extraction were fractionated through the process of saponification: unsaponifiable non-polar material and unsaponifiable material (fatty acids). The fatty acids were esterificated through acid catalysis and enzymatic catalysis and the samples of the two fractions were submitted to a gas chromatography with a mass detector coupled to identify each sample composites. The sample of fatty acids showed predominance of palmitic C16 fatty acid, and oleic C18 fatty acids, linoleic, linolenic and stearic. The fraction of the unsaponifiable showed long chain hydrocarbons like heptadecane (about 30% of the chromatogram area), but also, to a lesser extent, octadecane and a naphthenic compound were present. The esters obtained through enzymatic catalysis had a conversion rate of 91,3% meanwhile the chemical catalysis had a complete conversion, although, it’s purity rate after bauxite purification reached between 79 and 82%, respectively. The life cycle analysis was carried to assess the environment impacts generated by the processes employed in this work, with the saponification process being the most environmentally aggressive process due to the high generation of waste during the process and the impossibility of reusing biomass and reagents. The oil obtained from the microalgae T. obliquus proved to be an interesting alternative for the generation of biofuels, and new purification studies of the esters and hydrocarbons obtained must be carried out in order to obtain high levels of purity for the applicability of the fuels.