PPGEQ - Doutorado em Engenharia Química
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Navegando PPGEQ - Doutorado em Engenharia Química por Autor "Andrade, Maria Rosiane de Almeida"
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Tese Avaliação do equilíbrio de fases de misturas biodiesel e álcoois de cadeia curta com aplicação em motores ciclo diesel(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-03-11) Bezerra, Jéssyca Kaenny de Andrade; Barros Neto, Eduardo Lins de; Lavoie, Jean Michel; http://lattes.cnpq.br/2811639726261017; https://orcid.org/0000-0002-1883-3153; http://lattes.cnpq.br/8970682957783647; Lopes, Francisco Wendell Bezerra; Medeiros, Gilson Gomes de; Oliveira, Humberto Neves Maia de; http://lattes.cnpq.br/7302633941782540; Duarte, Lindemberg de Jesus Nogueira; Andrade, Maria Rosiane de AlmeidaA produção e o uso indiscriminado dos combustíveis fósseis devem declinar nas décadas futuras em decorrência do aquecimento global provocado pela emissão dos gases causadores do efeito estufa, os quais causam severas disfunções climáticas. A diversificação da matriz energética mundial passa pela ampliação e fortalecimento das energias renováveis e dos biocombustíveis visando aliar segurança energética com desenvolvimento sustentável. O biodiesel é uma alternativa viável à utilização do diesel em razão da semelhança entre suas propriedades e aplicações, sem exigir qualquer modificação nos motores de combustão interna. O biodiesel se sobrepõe aos combustíveis fósseis em virtude do seu caráter biodegradável, sustentável e ambientalmente amigável. Neste trabalho foi apresentado a produção de biodiesel metílico utilizando óleo de soja comercial em rota homogênea com o hidróxido de potássio (KOH) com a finalidade de obter os dados de equilíbrio líquido-líquido (ELL) e sua aplicabilidade em um motor ciclo diesel. Inicialmente, uma comparação dos diagramas de equilíbrio e uma avaliação dos modelos termodinâmicos foram realizados entre o biodiesel (biodiesel + glicerol + metanol) e o metil palmitato, éster isolado do biodiesel (metil palmitato + glicerol + metanol). Os resultados apresentaram uma boa correlação aos modelos UNIQUAC e NRTL, além de evidenciarem um diagrama com uma extensa região bifásica. A fim de propor novas formulações de biocombustíveis, estudos de ELL em sistemas ternários foram realizados contendo Álcoois + Biodiesel + Diesel, enfocando o uso do biodiesel como aditivo estabilizador de álcoois em misturas de diesel, em outras palavras, foi investigado a miscibilidade dos sistemas ternários. A autenticidade dos dados de equilíbrio de fase foi validada pelas equações de Othmer-Tobias e Hand. Os coeficientes de distribuição e seletividade calculados para as regiões de imiscibilidade indicaram que o aumento da cadeia carbônica fortalece a solubilidade do biodiesel. Os dados experimentais também se correlacionaram com os modelos termodinâmicos UNIQUAC e NRTL. Ambos os modelos apresentaram alta concordância com os dados experimentais, com valores de desvio (RMSD) inferiores a 1,78%. Os dados de equilíbrio líquido-líquido obtidos para os sistemas estudados possibilitou a obtenção de parâmetros de interação binária, através da consistência termodinâmica dados de equilíbrio pelo uso dos modelos UNIQUAC e NRTL. Os parâmetros obtidos podem ser aplicados para avaliar as condições de processos envolvendo extração líquido-líquido através de simuladores de processos. E, por fim, o motor diesel alimentado com combustível misturado com biodiesel/metanol/n-butanol foi empregado para investigar os efeitos de diferentes proporções de mistura de combustível e carga do motor nas características de combustão em termos de consumo específico de combustível e eficiência térmica do freio. Dois planejamentos experimentais 2³ com a adição de três pontos centrais foram realizados, avaliando o efeito das variáveis, concentração de aditivos (metanol e nbutanol), razão molar (B/M) e potência. A carga é o principal fator que afeta o consumo específico do combustível e a eficiência térmica do freio.Tese Biodiesel: synthesis, life cycle assessment, and performance in a diesel engine(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-09-14) Andrade, Maria Rosiane de Almeida; Barros Neto, Eduardo Lins de; Lavoie, Jean Michel; http://lattes.cnpq.br/2811639726261017; http://lattes.cnpq.br/1856988565348066; Nunes, Andrea Oliveira; http://lattes.cnpq.br/7620659413250570; Vasconcelos, Bruna Rêgo de; Lopes, Francisco Wendell Bezerra; Silva Neto, José Mariano daAs reduções nas emissões de gases de efeito estufa e o esgotamento dos combustíveis fósseis estão entre as principais razões para o desenvolvimento de novas tecnologias de biocombustíveis. Nesse sentido, o biodiesel representa uma alternativa adequada aos combustíveis fósseis, pois é renovável, biodegradável, não tóxico e reduz as emissões de hidrocarbonetos, enxofre, monóxido de carbono e hidrocarbonetos poliaromáticos. A principal rota de produção do biodiesel é a transesterificação metílica de triglicerídeos utilizando um catalisado básico homogêneo, como o hidróxido de potássio. No entanto, esses catalisadores produzem sabão, não são recuperados e reutilizados e o processo de purificação do biodiesel gera uma grande quantidade de águas residuais. Nesse sentido, estudos têm sido desenvolvidos para viabilizar a utilização de catalisadores heterogêneos, uma vez que produzem menos resíduos e podem ser recuperados e reutilizados. Dentre os catalizadores mais utilizados podese citar o óxido de cálcio (CaO). Diante disso, o presente trabalho utiliza cascas de ovos de galinha calcinada como catalisador da reação de transesterificação metílica do óleo de soja, e o tensoativos nonilfenol etoxilados como agentes redutores da tensão interfacial, melhorando o contato entre as fases. Para avaliar os impactos ambientais causados com a produção do biodiesel, foi realizada a avaliação do ciclo de vida (ACV) do método de síntese do biodiesel proposto nesse trabalho, utilizando o tensoativo e englobando a etapa de síntese do catalisador. Além disso, também foi realizado um estudo comparativo dos impactos ambientais gerados com o processo de fabricação usual do biodiesel utilizando o hidróxido de potássio como catalisador homogêneo. Um outro aspecto avaliado neste trabalho foi a destilação do biodiesel, onde foram obtidas duas frações, uma com maior concentração dos ésteres leves e outra fração com uma maior concentração de ésteres pesados. As frações obtidas foram adicionadas ao diesel comercial e os novos combustíveis foram testados em um motor diesel, a fim de avaliar o efeito dessas frações na combustão e performance do motor. Os resultados mostraram que a utilização de tensoativos reduz a razão molar metanol/óleo e o tempo de reação. Com a adição de 1.5% de tensoativo, utilizando uma razão molar óleo álcool de 1:4 e 2 % de catalisador foi possível obter uma conversão superior a 90% para um tempo reacional de 1.5h. A ACV mostrou que a produção do biodiesel utilizando o tensoativo é 77% mais eco-eficiente e que apresenta menos impactos ambientais que o processo usual utilizando o KOH. A adição do biodiesel destilado e de suas frações ao diesel promoveu um menor consumo específico, bem como um aumento na eficiência térmica. No que se refere as análises de emissões, houve uma redução de até 35% nas emissões do monóxido de carbono com a adição do biodiesel.