Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/40260
Title: Recuperação e valorização de glicerol bruto da produção de biodiesel a partir de óleos alimentares usados
Authors: Miscenco, Dorin 
Orientador: Portugal, António Alberto Torres Garcia
Ferreira, Abel Gomes Martins
Issue Date: 30-Mar-2016
Place of publication or event: Coimbra
Abstract: O glicerol bruto, subproduto da produção de biodiesel é a principal fonte do glicerol comercial usado em várias indústrias. No entanto, as tecnologias existentes para processamento do glicerol bruto são economicamente desfavoráveis, especialmente para pequenos e médios produtores de biodiesel. A importância histórica e as atuais tendências da produção e do consumo do glicerol são brevemente descritos e analisados de modo a prever a evolução futura do mercado. Devido à regulamentação ambiental mais estrita, espera-se um crescimento substancial na produção do glicerol bruto até 2020, criando grandes oportunidades de proveitos económicos no processamento do glicerol bruto. Atualmente, um grande esforço é feito em investigação e desenvolvimento de novas aplicações do glicerol, de modo a acomodar o mercado para o excesso do glicerol originado pelo crescimento rápido da indústria do biodiesel. O desenvolvimento de novas aplicações é de facto, fundamental para a estabilidade do futuro mercado do glicerol. Este estudo foi efetuado em colaboração com um produtor local de biodiesel, Energie Generation Industrie LDA. Um processo de separação do glicerol bruto de baixa pureza, baseado em separações físico-químicas foi desenvolvido utilizando dados experimentais obtidos. A viabilidade económica do processo foi analisada para vários cenários da evolução do mercado. Foi desenvolvido e descrito um procedimento experimental acessível para purificação do glicerol de modo a fornecer instruções sistematizadas e simples para controlo de qualidade e controlo de processo, servindo como base para eventuais estudos futuros. Utilizando a sequência de separações proposta, a remoção efetiva de impurezas orgânicas e descoloração foi observada. Uma recuperação de aproximadamente 50 % (m/m) foi obtida e uma pureza de glicerol no produto final de até 94 % foi atingida. No entanto o teor de cinzas foi reduzido ligeiramente uma vez que o produto final apresenta ainda quantidade considerável de sais 3-4 %. Varias técnicas de análise foram utilizadas para indiretamente caracterizar a composição química das amostras obtidas. Métodos como Análise termogravimétrica, Análise Elementar e titulação química são ferramentas de baixo custo muito úteis em aplicações industriais. A viabilidade económica foi analisada para várias condições de modo a definir as configurações do processo mais economicamente favoráveis. Foi desenvolvido um processo descontínuo, facilmente expansível, simples e relativamente barato de modo a avaliar o investimento necessário para a capacidade de processamento considerada, estimado em cerca de 1 milhão de euros. Foi concluído que o processo proposto é economicamente viável para as atuais condições do mercado, apresentando um Valor Anual Líquido ao fim da vida de 455 mil euros. Ainda foi concluído, que para uma capacidade de processamento 10 vezes maior, a viabilidade é muito superior apresentando um VAL final de aproximadamente 11 milhões de euros com uma taxa de atualização de 10 %. Estes resultados apresentam grande interesse económico para produtores de biodiesel ou instalações dedicadas ao processamento do glicerol já que indicam grandes proveitos económicos especialmente quando grandes quantidades de glicerol bruto barato estão disponíveis.
Crude glycerol from biodiesel production is the main source for commercial glycerol used in various industries. However, existing technologies for crude glycerol processing are economically challenging, especially for small and medium sized biodiesel plants. Historical importance and current market trends for glycerol production and consumption were briefly analyzed and described in order to predict glycerol market evolution. Due to strict environmental regulations, production of crude glycerol is expected to rise substantially until 2020 creating a great opportunity for economical profit from crude glycerol processing. Today a big effort is being made in research and development for new applications of glycerol in order to adapt the market for glycerol surplus originated by emerging biodiesel industry. These studies present promising results which may generate new potential industrial applications. Development of new applications and efficient processing methods is crucial for stability in future glicerol market. This dissertation was elaborated in collaboration with a local small biodiesel producer. A purification process for low quality crude glycerol, based on physical and chemical separation steps was developed using experimental data. Economical feasibility of the process was analyzed and tested for various market scenarios. A simple and cheap experimental procedure for glycerol purification was developed and described in order to provide simple and reproducible instructions for quality and process control in related future studies and process implementation. The most important results for the purification steps were presented. Using the proposed separation sequence, efective removal of Mater-Organic-Non-Glycerol (MONG) impurities and decolorization was observed. A yeild of approximately 50 % (% wt.) was obtained and a purity of the final product up to 94% glycerol was achieved. However, the ash content was only slightly reduced since the product still presents significant amounts of salts 3-4 %. Various techniques were used to indirectly characterize che-mical compositions of the obtained samples presenting simple and reasonably accurate methods for crude glycerol characterization. Methods like Thermo-Gravimetric Analysis, Elemental Analysis and chemical tritation are very useful tools in low-cost industrial applications. Finally, the economical feasibility was analyzed for various market conditions in order to define the most profitable process configuration. A discontinuous, easy scalable, simple and relatively cheap process was designed in order to evaluate necessary capital investment, which is estimated near 1 million euros. It was concluded that the proposed process sequence is economically viable with present market prices, presen-ting a Net Present Value at the end of the project of 455 thousands euros. It was also noted that for 10 times the base capacity the profitability is much higher giving a final NPV of approximately 11 million euros, showing great economical interest for medium-sized biodiesel plants or even for plants dedicated solely for crude glycerol processing, which can yield large profits especially when large quantity of cheap crude glycerol is available.
Description: Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Química apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.
URI: http://hdl.handle.net/10316/40260
Rights: openAccess
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FCTUC Eng.Química - Teses de Mestrado

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