Título: ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA UTILIZAÇÃO DO ETANOL NA PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DO ÓLEO DE SOJA
Título alternativo: STUDY OF THE INFLUENCE OF ETHANOL USE IN BIODIESEL PRODUCTION FROM SOYBEAN OIL
Autoria de: Leandra de Campos Gabriel
Orientação de: Carlos Eduardo Castilla Alvarez
Presidente da banca: Carlos Eduardo Castilla Alvarez
Primeiro membro da banca: Fabio Lucio Santos
Segundo membro da banca: Bruna Oliveira Passos e Silva Siqueira
Palavras-chaves: Biodiesel, etanol, óleo de soja, transesterificação, sustentabilidade.
Data da defesa: 02/12/2025
Semestre letivo da defesa: 2025-2
Data da versão final: 14/12/2025
Data da publicação: 14/12/2025
Referência: Gabriel, L. d. C. ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA UTILIZAÇÃO DO ETANOL NA PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DO ÓLEO DE SOJA . 2025. 70 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025.
Resumo: A dependência por combustíveis fósseis e os impactos das mudanças climáticas têm impulsionado a busca por alternativas renováveis, com o biodiesel surgindo como uma solução promissora para reduzir a emissão de poluentes. O desafio central, contudo, está em aumentar a sustentabilidade de sua produção, substituindo reagentes de origem fóssil, como o metanol. Nesse contexto, este trabalho investigou a síntese de biodiesel pela rota etílica, utilizando etanol ???????? um álcool de origem renovável ???????? como reagente principal na reação de transesterificação. Entretanto, a produção de biodiesel por essa rota apresenta desafios operacionais relevantes, uma vez que o etanol possui menor reatividade e maior miscibilidade com o óleo e com o glicerol quando comparado ao metanol. Essas características dificultam a separação das fases e favorecem a formação de emulsões estáveis, exigindo maior controle das condições reacionais e processos de purificação mais complexos. Inicialmente, a metodologia envolveu a realização de um experimento composto por sete tratamentos preliminares em laboratório (Tratamentos 1 a 7), nos quais foram avaliados o tipo e a concentração do catalisador (KOH, NaOH ou H????????SO????????), a razão molar álcoolóleo, o tempo de reação e a agitação, com o objetivo de contornar as limitações associadas à rota etílica. Os resultados demonstraram que, embora a rota etílica pura com catálise alcalina (Tratamentos 1 e 2) tenha exigido a adição de 10 mL de glicerina bidestilada para auxiliar na separação das fases, foram obtidos rendimentos satisfatórios, alcançando 82,40 no Tratamento 1 e 79,50 no Tratamento 2. O melhor desempenho foi observado no Tratamento 6, que utilizou uma razão molar de 7,31 (álcoolóleo), catalisador KOH (0,45 g) e uma mistura de etanol e metanol, resultando no maior rendimento de biodiesel pós-purificação (83,96) e no maior Poder Calorífico Superior (PCS), de 39,62 MJkg, evidenciando o potencial do uso de estratégias combinadas. Dando continuidade ao estudo, foram realizados dois experimentos adicionais com o objetivo de aprofundar a avaliação das condições operacionais e da influência do catalisador alcalino na síntese de biodiesel pela rota etílica. No segundo estudo, foram conduzidos onze tratamentos, sendo sete tratamentos no Experimento 2, utilizando o catalisador alcalino KOH, e quatro tratamentos no Experimento 3, empregando o catalisador alcalino NaOH. Nessa etapa, optou-se pela utilização de misturas alcoólicas contendo 90 de etanol e 10 de metanol, visando combinar a maior reatividade e a melhor separação de fases proporcionadas pelo metanol com o caráter renovável e menos tóxico do etanol. Além da composição alcoólica, investigou-se a influência de diferentes parâmetros reacionais ???????? como tipo e concentração de catalisador, razão molar álcoolóleo e tempo de reação ???????? sobre o rendimento do biodiesel produzido a partir de óleo de soja. Os resultados indicaram que o KOH apresentou melhor desempenho global, alcançando rendimentos superiores a 90 quando associado a uma razão molar etanolóleo de 121 e tempo de reação de 1h30min. O NaOH também se mostrou tecnicamente viável entretanto, apresentou maior tendência à formação de emulsões, demandando controle mais rigoroso das condições operacionais. Observou-se que a concentração elevada de NaOH em razões molares menores foi um parâmetro crítico, pois o excesso de catalisador associado a uma quantidade insuficiente de álcool levou à precipitação do hidróxido, prejudicando a homogeneização da mistura reacional. Adicionalmente, verificou-se que o aumento do tempo de reação e da concentração de catalisador favoreceu a conversão do óleo de soja em biodiesel, conforme observado no décimo tratamento, que atingiu 88,4 de conversão, desde que mantidas condições adequadas de temperatura e agitação. Assim, os resultados obtidos ao longo dos dois estudos confirmam a viabilidade técnica da produção de biodiesel pela rota etílica utilizando misturas de etanol e metanol e catalisadores alcalinos, destacando-se como uma alternativa de elevado rendimento e com potencial para maior sustentabilidade em relação às rotas convencionais
Abstract: The dependence on fossil fuels and the impacts of climate change have driven the search for renewable alternatives, with biodiesel emerging as a promising solution to reduce pollutant emissions. The central challenge, however, lies in increasing the sustainability of its production by replacing fossil-based reagents such as methanol. In this context, this study investigated the synthesis of biodiesel via the ethyl route, using ethanol ???????? a renewable alcohol ???????? as the main reagent in the transesterification reaction. Nevertheless, biodiesel production through this route presents relevant operational challenges, since ethanol has lower reactivity and greater miscibility with oil and glycerol when compared to methanol. These characteristics hinder phase separation and favor the formation of stable emulsions, requiring stricter control of reaction conditions and more complex purification processes. Initially, the methodology involved conducting a single experiment composed of seven preliminary laboratory treatments (Treatments 1 to 7), in which the type and concentration of the catalyst (KOH, NaOH, or H????????SO????????), the alcohol-to-oil molar ratio, reaction time, and agitation were evaluated, aiming to overcome the limitations associated with the ethyl route. The results demonstrated that, although the pure ethyl route with alkaline catalysis (Treatments 1 and 2) required the addition of 10 mL of double-distilled glycerin to assist phase separation, satisfactory yields were obtained, reaching 82.40 in Treatment 1 and 79.50 in Treatment 2. The best performance was observed in Treatment 6, which employed a 7.31 alcohol-to-oil molar ratio, KOH as the catalyst (0.45 g), and a mixture of ethanol and methanol, resulting in the highest post-purification biodiesel yield (83.96) and the highest Higher Heating Value (HHV), of 39.62 MJkg, highlighting the potential of combined strategies. Continuing the study, two additional experiments were carried out with the aim of further evaluating the operational conditions and the influence of alkaline catalysts on biodiesel synthesis via the ethyl route. In this second phase, eleven treatments were conducted, with seven treatments in Experiment 2 using the alkaline catalyst KOH and four treatments in Experiment 3 employing the alkaline catalyst NaOH. At this stage, alcoholic mixtures containing 90 ethanol and 10 methanol were used to combine the higher reactivity and improved phase separation promoted by methanol with the renewable and less toxic nature of ethanol. In addition to the alcoholic composition, the influence of different reaction parameters ???????? such as catalyst type and concentration, alcohol-to-oil molar ratio, and reaction time ???????? on the yield of biodiesel produced from soybean oil was investigated. The results indicated that KOH exhibited superior overall performance, achieving yields above 90 when associated with an ethanol-to-oil molar ratio of 121 and a reaction time of 1 h 30 min. NaOH was also shown to be technically viable however, it exhibited a greater tendency toward emulsion formation, requiring stricter control of operational conditions. It was observed that high NaOH concentrations at lower molar ratios constituted a critical parameter, as excess catalyst combined with insufficient alcohol led to hydroxide precipitation, impairing reaction mixture homogenization. Additionally, it was verified that increasing reaction time and catalyst concentration favored the conversion of soybean oil into biodiesel, as observed in the tenth treatment, which achieved 88.4 conversion, provided that adequate temperature and agitation conditions were maintained. Thus, the results obtained throughout both studies confirm the technical feasibility of biodiesel production via the ethyl route using ethanol????????methanol mixtures and alkaline catalysts, highlighting this approach as a high-yield alternative with potential for greater sustainability compared to conventional routes.
URI alternaviva: sem URI do Repositório Institucional da UFLA até o momento.
Curso: G032 - ENGENHARIA MECÂNICA (BACHARELADO)
Nome da editora: Universidade Federal de Lavras
Sigla da editora: UFLA
País da editora: Brasil
Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso
Nome da língua do conteúdo: Português
Código da língua do conteúdo: por
Licença de acesso: Acesso aberto
Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras
URI da licença: repositorio.ufla.br
Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br
Detentores dos direitos autorais: Leandra de Campos Gabriel e Universidade Federal de Lavras
Baixar arquivo