SIMULAÇÃO E MODELAGEM COMPUTACIONAL DE REATOR CONTÍNUO PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL
Resumo
O aumento dos impactos ambientais nas Últimas décadas justifica a necessidade de ampliar o uso de fontes energéticas renováveis. A substituição de combustíveis fósseis por combustíveis derivados de fontes renováveis são oportunos para minimizar as alterações climáticas globais. Tendo em vista o potencial do biodiesel e a grande demanda do mercado, viabiliza-se a inovação nesta área. O Brasil se destaca com grande capacidade na produção de biodiesel devido ao amplo cultivo de plantas oleaginosas, o que permite a obtenção deste produto com viabilidade em termos econômicos e industriais. O biodiesel é definido como a origem de produto oriundo da mistura de ésteres, principalmente a partir da reação de óleos vegetais ou de gordura animal com álcoois. A produção ocorre através da hidrólise e transesterificação de triacilgliceróis possibilitando a reutilização de matéria prima. Por conseguinte, a modelagem e simulação computacional é uma importante e promissora ferramenta utilizada na construção e organização do conhecimento, com aplicação em análises de processos bioquímicos e em sistemas industriais das variadas áreas. O objetivo deste trabalho é simular a produção de biodiesel via catálise enzimática em reator de mistura perfeita (CSTR), e compará-la com a cinética em meio alcalino. Os modelos foram implementados no software livre Scilab (versão 5.5.2), através de uma análise qualitativa e quantitativa, sob diferentes condições iniciais e parâmetros de simulação. A escolha deste tipo de reator justifica-se pela análise de custo benefício em escala industrial, apresentando-se como mais vantajoso quando comparado com reator batelada e também por apresentar características benéficas em manuseio de diferentes condições do meio. Por meio de equações diferenciais de balanço molar e energia, pretende-se analisar a viabilidade de diferentes categorias de operação através das curvas de conversão reacional e temperatura versus tempo. O sistema de equações de balanço foi resolvido utilizando o método explícito de Runge-Kutta de quarta ordem partindo de condições iniciais de conversão nula e temperatura ambiente de igual a 298 K. Como objetivos específicos, os resultados numéricos serão posteriormente comparados com dados experimentais de forma a validar o modelo em estudo. Os resultados numéricos preliminares apontam para o fato de existir uma grande dependência de algumas propriedades da mistura reacional (como a viscosidade) no desempenho do reator. Esta dependência reflete-se na potência de agitação requerida para manter o meio homogêneo, e no comportamento das curvas de calor de reação versus calor circulado na camisa de resfriamento. Este estudo possui relevância como alternativa promissora e concisa de biocombustíveis oriundos de diversos tipos de óleos vegetais, assim como a redução na emissão de agentes poluidores. Além disso, pretende-se com esta pesquisa demonstrar a viabilidade técnica do uso de processos enzimáticos cada vez mais consolidados, em detrimento de reações de catálise homogênea alcalina.
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