Biodiesel synthesis via heterogeneous catalysis: investigation of the catalytic performance of CLV98/900 on quality and yield at different production scales

• Câmara, Marcos Valério Solino ^[1] ; Moraes, Rosineide de Jesus ^[1] ; Gama, Valtiane de Jesus Pantoja da ^[1] ; Mota, Andréia de Andrade Mancio da ^[2] ; Castro, Douglas Alberto Rocha de ^[2] ; Duvoisin Junior, Sergio ^[3] ; Machado, Nélio Teixeira ^[4] ; Mota, Silvio Alex Pereira da ^[2]
  1. [1] Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará

     Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará

     Brasil

     
  2. [2] Universidad Federal de Pará

     Universidad Federal de Pará

     Brasil

     
  3. [3] Universidade Federal de Santa Catarina

     Universidade Federal de Santa Catarina

     Brasil

     
  4. [4] Technische Universitat Hamburg-Harburg

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• Localización: Cuadernos de Educación y Desarrollo, ISSN-e 1989-4155, Vol. 16, Nº. 6, 2024
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Síntesis de biodiesel mediante catálisis heterogénea: investigación del desempeño catalítico de CLV98/900 sobre calidad y rendimiento a diferentes escalas de producción
  • Síntese de biodiesel via catálise heterogênea: investigação do desempenho catalítico do CLV98/900 sobre a qualidade e o rendimento em diferentes escalas de produção
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• Resumen
  • español

    Este artículo investigó la obtención de ésteres alquílicos de ácidos grasos (EAAG) a partir de aceite de cocina usado (ACU) mediante catálisis heterogénea, aplicando un catalizador a base de óxidos mixtos (Na-FeAlO) provenientes del proceso de sinterización de lodo rojo (LR) con carbonato de sodio, que se llamó CLV98/900. El catalizador sintetizado se caracterizó mediante análisis termogravimétrico, termogravimetría diferencial yanálisis calorimétrico diferencial (TG/DTG y ACD), así como por espectroscopía Raman y área de superficie específica (BET). Se investigó la influencia de los parámetros operativos: relación molar aceite/alcohol (1:15 y 1:45), tiempo de reacción (60, 120 y180 min) y escalamiento en el rendimiento y conversión de la reacción en biodiesel producido. La caracterización del catalizador indicó una eficiente transformación microestructural del lodo rojo, estabilidad térmica a la temperatura de estudio (70 ºC) y una característica mesoporosa. Los mejores resultados de rendimiento y conversión de la reacción se obtuvieron con los parámetros: relación aceite/etanol de 1:15, 70 °C, 1% de catalizador y 60 min, logrando un rendimiento y conversión de aproximadamente 75%. La formación de biodiesel se confirmó mediante análisis GC-MS, alcanzando un máximo del 100% de conversión a la fase inferior obtenida después del proceso de purificación en mejores condiciones. Por lo tanto, CLV98/900 se convierte en una opción prometedora cuando se utiliza como catalizador en la producción de biodiesel mediante la reacción de transesterificación ACU.

  • português

    Este artigo investigou a obtenção de ésteres alquílicos de ácidos graxos (EAAG) a partir de óleo de cozinha residual (OCR) via catálise heterogênea, aplicando um catalisador a base de óxidos mistos (Na-FeAlO) proveniente do processo de sinterização da lama vermelha (LV) com carbonato de sódio, o qual foi denominado CLV98/900. O catalisador sintetizado foi caracterizado por análise termogravimétrica, termogravimetria diferencial e análise calorímetrica diferencial (TG/DTG e ACD), assim como por espectroscopia Raman e área superficial específica (BET). Foram investigadas a influência dos parâmetros operacionais razão molar óleo/álcool (1:15 e 1:45), tempo de reação (60, 120 e 180 min) e aumento de escala, sobre o rendimento e a conversão da reação em biodiesel produzido. A caracterização do catalisadorindicou uma eficiente transformação microestrutural da lama vermelha, estabilidade térmica na temperatura de estudo (70 ºC) e uma característica mesoporosa. Os melhores resultados de rendimento e converção reacional, foram obtidos com os parâmetros: razão óleo/etanol de 1:15, 70 °C, 1% de catalisador e 60 min, alcançando rendimento e conversão de aproximadamente 75 %. A formação de biodiesel foi confirmada por análise de GC-MS, atingindo um máximo de 100% de conversão para a fase inferior obtida após processo de purificação da melhor condição. Portanto, o CLV98/900 torna-se uma opção promissora quando utilizado como catalisador na produção de biodiesel através da reação de transesterificação de OCR.

  • English

    This article investigated the obtaining of fatty acid alkyl esters (FAAE) from waste cooking oil (WCO) via heterogeneous catalysis, applying a catalyst based on mixed oxides (Na-FeAlO) from the red mud (RM) sintering process with sodium carbonate, which was called CLV98/900. The synthesized catalyst was characterized by thermogravimetric analysis, differential thermogravimetry and differential calorimetric analysis (TG/DTG and DSC), Raman spectroscopy, and specific surface area (BET). The influence of the operational parameters oil/alcohol molar ratio (1:15 and 1:45), reaction time (60, 120 and 180 min) and scale-up on the yield and conversion of the reaction into biodiesel produced were investigated. The catalyst characterization indicated an efficient microstructural transformation of the red mud, thermal stability at the study temperature of 70 ºC, and a mesoporous characteristic. The best yield and reaction conversion results were obtained with the parameters: oil/ethanol ratio of 1:15, 70 °C, 1% catalyst and 60 min, achieving yield and conversion of approximately 75%. The formation of biodiesel was confirmed by GC-MS analysis, reaching a maximum of 100% conversion to the lower phase obtained after the purification process. Therefore, CLV98/900 becomes a promising option when used as a catalyst in biodiesel production through the transesterification reaction of WCO.