Coprodução de biodiesel e triacetina por interesterificação enzimática de óleo de babaçu com acetato de etila

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Nascimento, Camila Santos do
Orientador(a): Tardioli, Paulo Waldir lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQ
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://hdl.handle.net/20.500.14289/23648
Resumo: The growing global demand for energy and the environmental impacts associated with the intensive use of fossil fuels have driven the search for more sustainable routes for biofuel production. In this context, biodiesel stands out as a renewable alternative, particularly in Brazil, where its blending with fossil diesel is mandatory and currently corresponds to 15% (v/v). The conventional production route, based on chemical transesterification, generates large amounts of low-value glycerol and requires additional purification steps. As an alternative, this study investigated the co-production of biodiesel and triacetin through the enzymatic interesterification of babassu oil with ethyl acetate, a more sustainable reagent and compatible with en-zymatic catalysis. The process was carried out using the commercial lipase Eversa® Transform 2.0, previously immobilized on a hydrophobic Purolite® C18 support to enhance biocatalyst stability and enable reuse. Initially, babassu oil was character-ized in terms of its physicochemical properties and fatty acid composition. Subse-quently, a Central Composite Rotational Design was applied to evaluate the effects of temperature and the oil-to-ethyl acetate molar ratio on the yield of fatty acid ethyl esters (FAEEs). The optimal conditions were validated in a mechanically stirred re-actor with conventional heating, and the effects of enzyme loading and ethyl acetate addition mode were investigated. Under the optimized conditions: 15% enzyme load-ing (w/w relative to the oil), gradual addition of ethyl acetate, a temperature of 38 °C, and 72 h of reaction, the system with conventional heating achieved yields of 53.83% FAEEs and 2.10% triacetin. The application of microwave-assisted heating enabled comparable yields in a significantly shorter reaction time, reaching 57.58% FAEEs and 3.53% triacetin in only 6 h. These results demonstrate the potential of the enzymatic interesterification of babassu oil with ethyl acetate as a more sustain-able alternative route for biodiesel production, combined with the generation of tri-acetin as a higher value-added coproduct, and highlight the advantages of micro-wave heating for process intensification.
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In this context, biodiesel stands out as a renewable alternative, particularly in Brazil, where its blending with fossil diesel is mandatory and currently corresponds to 15% (v/v). The conventional production route, based on chemical transesterification, generates large amounts of low-value glycerol and requires additional purification steps. As an alternative, this study investigated the co-production of biodiesel and triacetin through the enzymatic interesterification of babassu oil with ethyl acetate, a more sustainable reagent and compatible with en-zymatic catalysis. The process was carried out using the commercial lipase Eversa® Transform 2.0, previously immobilized on a hydrophobic Purolite® C18 support to enhance biocatalyst stability and enable reuse. Initially, babassu oil was character-ized in terms of its physicochemical properties and fatty acid composition. Subse-quently, a Central Composite Rotational Design was applied to evaluate the effects of temperature and the oil-to-ethyl acetate molar ratio on the yield of fatty acid ethyl esters (FAEEs). The optimal conditions were validated in a mechanically stirred re-actor with conventional heating, and the effects of enzyme loading and ethyl acetate addition mode were investigated. Under the optimized conditions: 15% enzyme load-ing (w/w relative to the oil), gradual addition of ethyl acetate, a temperature of 38 °C, and 72 h of reaction, the system with conventional heating achieved yields of 53.83% FAEEs and 2.10% triacetin. The application of microwave-assisted heating enabled comparable yields in a significantly shorter reaction time, reaching 57.58% FAEEs and 3.53% triacetin in only 6 h. These results demonstrate the potential of the enzymatic interesterification of babassu oil with ethyl acetate as a more sustain-able alternative route for biodiesel production, combined with the generation of tri-acetin as a higher value-added coproduct, and highlight the advantages of micro-wave heating for process intensification.A crescente demanda por energia e os impactos ambientais associados ao uso in-tensivo de combustíveis fósseis impulsionam a busca por rotas mais sustentáveis para a produção de biocombustíveis. Neste contexto, o biodiesel destaca-se como alternativa renovável, especialmente no Brasil, onde sua adição ao diesel fóssil é obrigatória e atualmente corresponde a 15% em volume. A rota convencional de produção de biodiesel, baseada na transesterificação química de óleos vegetais com álcoois de cadeia curta, gera grandes quantidades de glicerol de baixo valor agregado, além de demandar etapas adicionais de purificação. Como alternativa, este trabalho investigou a coprodução de triacetina e biodiesel por meio da interes-terificação enzimática do óleo de babaçu com acetato de etila, um reagente mais sustentável e compatível com a catálise enzimática. O processo foi conduzido utili-zando a lipase comercial Eversa® Transform 2.0, previamente imobilizada em supor-te hidrofóbico Purolite® C18, visando à maior estabilidade e à possibilidade de reuti-lização do biocatalisador. Inicialmente, o óleo de babaçu foi caracterizado quanto às suas propriedades físico-químicas e composição em ácidos graxos. Em seguida, um planejamento experimental do tipo Delineamento Composto Central Rotacional foi empregado para avaliar os efeitos da temperatura e da razão molar óleo:acetato de etila sobre o rendimento em ésteres de ácidos graxos (FAEEs). As condições ótimas foram validadas em reator agitado com aquecimento convencional, e o efeito da carga enzimática e do modo de adição do acetato de etila foi investigado. Nas con-dições ótimas: 15% de carga enzimática (base mássica em relação ao óleo), adição gradual de acetato de etila, temperatura de 38 ºC e 72 h de reação, o sistema com aquecimento convencional apresentou rendimentos de 53,83% em FAEEs e 2,10% em triacetina. A aplicação de aquecimento por micro-ondas permitiu alcançar ren-dimentos comparáveis em tempo significativamente reduzido, obtendo-se 57,58% de FAEEs e 3,53% de triacetina em apenas 6 h de reação. Os resultados demons-tram o potencial da interesterificação enzimática do óleo de babaçu com acetato de etila como uma rota alternativa e mais sustentável para a produção de biodiesel, ali-ada à geração de triacetina como coproduto de maior valor agregado, além de evi-denciar as vantagens do uso de aquecimento por micro-ondas na intensificação do processo.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessTriacetinEnzymatic interesterificationBabassu oilENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA7. Energia limpa e acessívelBiodieselTriacetinaInteresterificação enzimáticaÓleo de babaçuEversa Transform 2.0Coprodução de biodiesel e triacetina por interesterificação enzimática de óleo de babaçu com acetato de etilaCoproduction of biodiesel and triacetin via enzymatic interesterification of babassu oil with ethyl acetateinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALdissertacao_camila_santos_do_nascimento.pdfdissertacao_camila_santos_do_nascimento.pdfapplication/pdf1718889https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/85bcfb7a-503a-4301-887d-7a9e287b3a56/download5e7195e830bcf270a71e3b5ce4a3a3aeMD51trueAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8906https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/d72ee12a-8580-44ba-bf07-e0573078d402/downloadfba754f0467e45ac3862bc2533fb2736MD52falseAnonymousREADTEXTdissertacao_camila_santos_do_nascimento.pdf.txtdissertacao_camila_santos_do_nascimento.pdf.txtExtracted texttext/plain103419https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/a0c47b43-683c-4228-a6e3-a54792df8328/download5dccff1c25878a4a83eb89255a620888MD53falseAnonymousREADTHUMBNAILdissertacao_camila_santos_do_nascimento.pdf.jpgdissertacao_camila_santos_do_nascimento.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg4354https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/5641ab26-8984-4edc-8df3-9bd4c0e54db7/download887d176e345966d2832303e08d089df6MD54falseAnonymousREAD20.500.14289/236482026-02-19T03:09:35.900430Zhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/23648https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222026-02-19T03:09:35Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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