Etanólise de Óleo de Soja em Reator de Leito Fluidizado Catalisada por Lipase Imobilizada em Sílica Derivatizada

• Processo: 10/00526-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Vigência (Início): 01 de abril de 2010
• Vigência (Término): 31 de março de 2011
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Paulo Waldir Tardioli
• Beneficiário: Gladson Cintra de Oliveira
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Reatores de leito fluidificado Lipase
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: adsorção hidrofóbica interfacial | etanólise de óleo de soja | lipase | produção contínua de biodiesel | Reator de Leito Fluidizado | sílica derivatizada | Produção Enzimática de Biocombustíveis

Resumo

A produção de combustíveis renováveis destaca-se como uma alternativa promissora para minimização dos problemas ambientais, principalmente no Brasil que possui amplo território para o cultivo de matéria-prima renovável. A produção de biodiesel pode ser feita a partir de diferentes oleaginosas (soja, girassol, mamona, e outras) que já são cultivadas no Brasil. A produção de biodiesel a partir de óleos vegetais envolve uma reação de transesterificação sob a ação de um catalisador (ácido, básico ou enzimático) na presença de metanol ou etanol. Embora a catálise homogênea em meio alcalino ainda prevaleça do ponto de vista industrial, a utilização da rota enzimática pode contribuir para a minimização de diversos problemas operacionais da rota química, como alto consumo de energia, dificuldade de recuperação do glicerol, tratamento do efluente alcalino e influência da presença de ácidos graxos livres (formação de sabões). A utilização de etanol na produção de biodiesel por rota enzimática apresenta uma série de vantagens em relação ao metanol. Além de ser produzido em grande quantidade no Brasil, possuir baixa toxicidade e ser obtido a partir de fontes renováveis, o etanol tem menor efeito de inativação de enzimas em relação ao metanol, pois este remove a camada de hidratação da molécula, requerendo, portanto, produção de biodiesel por batelada alimentada.A rota enzimática utiliza extensivamente lipases como biocatalisador, enzimas que catalisam a hidrólise de gorduras e óleos, liberando ácidos graxos livres, diacilglicerídeos, monoacilglicerídeos e glicerina em seu ambiente natural. A utilização de enzimas na forma solúvel tem como inconvenientes a perda da sua capacidade em catalisar a reação, devido à sua labilidade nas condições de operação, e limitar o processo a operações batelada. Tais inconvenientes podem ser contornados pelo uso de enzimas imobilizadas. A imobilização de enzimas em suportes sólidos produz um biocatalisador insolúvel e geralmente com maior estabilidade operacional, permitindo o desenvolvimento de processos de produção contínua, recuperação do biocatalisador e sua reutilização no processo. Essas características podem contribuir para a minimização dos custos de produção do produto desejável.Uma das técnicas descrita na literatura como vantajosa para imobilização de lipases é a adsorção hidrofóbica interfacial em suportes altamente hidrofóbicos. Devido ao mecanismo catalítico das lipases, estas podem adsorver-se na superfície do suporte na forma ativa, podendo ocorrer uma hiperativação do biocatalisador. Dentre as diferentes matrizes disponíveis, a sílica se mostra como um suporte interessante para a imobilização de lipases. Além da sua natureza inorgânica, o que dispensa preocupação com contaminação microbiana, tem caráter hidrofóbico, é mecanicamente resistente, facilmente regenerável, por calcinação, e facilmente fluidizada, possibilitando uso de reatores de leito fluidizado (RLF) na produção continua de biodiesel. RLF parece, a princípio, uma alternativa viável do ponto de vista industrial, uma vez que estes reatores são amplamente utilizados em grandes instalações industriais de craqueamento catalítico de petróleo, processos de purificação de proteínas, tratamento biológico de efluentes, dentre outros.Diante de tal contexto, a proposta deste projeto é estudar a viabilidade da produção continua de biodiesel em RLF por rota etílica, usando como catalisador lipase de Pseudomonas fluorescens imobilizada em sílica derivatizada com grupos octadecil, os quais possibilitam a imobilização da enzima ao suporte por adsorção hidrofóbica interfacial.As principais etapas do projeto são: (i) modificação química da superfície da sílica visando sua ativação; (ii) imobilização da lipase e caracterização dos biocatalisadores (recuperação de atividade, estabilidade térmica e operacional); (iii) produção em batelada e contínua de biodiesel (em RLF) a partir de óleo de soja, na presença de etanol.