Aplicação da lipase carica papaya visando à síntese de biodiesel a partir da hidroesterificação de matérias-primas de baixa qualidade - Tabares Munive, Camila Andrea [UNESP] (2019)
A obtenção de biodiesel a partir de matérias-primas de baixa qualidade tornou-se um desafio, pois métodos convencionais de produção requerem óleos ou gorduras com baixo teor de ácidos graxos livres e água. Como resultado, nos últimos anos foram desenvolvidas outras tecnologias alternativas, sendo uma delas a hidroesterificação. Este processo envolve duas etapas (hidrólise e esterificação), que permitem o uso de qualquer matéria-prima independentemente do teor de ácidos graxos livres e água, além de gerar produtos com elevada pureza. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a aplicação da lipase de Carica papaya na síntese de biodiesel a partir da hidroesterificação de matérias-primas de baixa qualidade. A primeira etapa da pesquisa consistiu na caracterização do óleo de palma bruto e do óleo residual de fritura. Nesta fase, as matérias-primas avaliadas foram consideradas de baixa qualidade por apresentar elevados teores de ácidos graxos livres (AGL-PALMA = 6,1% m/m; AGL-OGR = 1,2% m/m), índice de peroxido (IP-PALMA =17,1 meq-g/kg; IP-OGR = 36,0 meq-g/kg) e de água (H2O-PALMA = 1,5% m/m; H2O-OGR = 2,1% m/m). A segunda etapa, envolveu a caracterização do látex bruto de mamão, onde a maior atividade (491,2 U/g) foi alcançada a pH 6 e 8,5 na faixa de 30 a 60 °C. Ademais, observou-se que mais do 70% dessa atividade foi mantida após de 24 h de incubação a pH 8,5 e 35 °C. Na terceira etapa, foram realizadas reações de hidrolise, empregando um planejamento fatorial completo 2^3 e ampliado para metodologia de superfície de resposta. Os maiores teores de ácidos graxos livres obtidos foram de 43,6% m/m (eficiência = 83,7%) para óleo de palma e de 60,7% m/m (eficiência = 98,9%) para o óleo residual, atingidos a 35 °C, razão mássica tampão/óleo 0,22 (1,1 g/5,0 g), tampão Tris-HCl 0,18 mol/L (pH 8,5) e carga enzimática de 137 U/g (27,5% m/m) durante 24 h de reação. Em seguida, foi efetuada a esterificação destes ácidos graxos via catálise ácida e enzimática. O teor de éster obtido foi de 43,3% m/m (eficiência = 99,3%) e 32,1% m/m (eficiência = 87,0%) para o óleo de palma e de 53,7% m/m (eficiência = 89,3%) e 41,1% m/m (eficiência = 69,2%) para o óleo residual na catalise acida e enzimática, respectivamente. Finalmente na quarta etapa, visando a comparação dos resultados obtidos com outras rotas de produção, foram realizadas reações de transesterificação alcalina, transesterificação enzimática e hidroesterificação subcrítica/enzimática. Nesta fase, confirmou-se que a eficiência na hidroesterificação usando sistemas catalíticos, não catalíticos ou mistos não depende da qualidade da matéria-prima (eficiência > 60%). Caso contrário aconteceu na transesterificação alcalina, onde a eficiência foi afetada pelo teor de ácidos graxos (E-PALMA = 5,3%; E-OGR = 81,8%) e na enzimática pela inibição da enzima provocada pelo excesso de metanol (E-PALMA = 14,2%; E-OGR = 12,0%). Desta maneira, os resultados deste estudo forneceram informações interessantes sobre a aplicação da lipase de Carica papaya na hidrólise e esterificação de matérias-primas de baixa qualidade, uma enzima pouco descrita na literatura com potencial de aplicação em diferentes setores industriais.