Supercritical transesterification of vegetable oil and ethanol: temperature and residence time effects on phase formation and water content

ABSTRACT

Supercritical transesterification has emerged as a readily available alternative for biodiesel production since no catalyst is required, thereby generating fewer waste products. In this research, the supercritical transesterification of refined vegetable oil and aqueous ethanol was carried out at temperatures 400 to 480 °C and a 121 ethanol to oil molar ratio, to assess the effect of temperature and residence time in the formation of a homogeneous phase, effluent appearance and increased water content derived from glycerol etherification. The results showed that water was produced at temperatures higher than 400 °C, as expected from the occurrence of glycerol etherification, and that prolonged times resulted in gas and soot formation, indicating esters decomposition. Through water mass balances, it was possible to identify the set of operation conditions in which the water formed from glycerol etherification matched with the maximum expected according to the proposed reaction scheme.

RESUMEN

La transesterificación supercrítica se ha propuesto como una alternativa para la producción de biodiesel ya que no requiere catalizador de esta manera se generan menos residuos. En esta investigación, la transesterificación supercrítica de aceite vegetal refinado y etanol acuoso se llevó a cabo a temperaturas en el rango 400 a 480 °C y relación molar etanol a aceite de 121, para evaluar el efecto de la temperatura y el tiempo de residencia en la formación de una fase homogénea, apariencia del efluente e incremento del contenido de agua resultado de las reacciones de eterificación del glicerol. Los resultados mostraron que se produjo agua a temperaturas mayores a 400°C, atribuida a la eterificación del glicerol, y que tiempos de residencia prolongados resultaron en formación de gas y hollín, indicativo de reacciones de descomposición de esteres. A través de balances de masa, fue posible identificar el conjunto de condiciones de operación a las cuales el agua formada por la eterificación del glicerol coincide con el valor máximo esperado de acuerdo con el esquema de reacción propuesto.

RESUMO

A transesterificação supercrítica foi proposta como uma alternativa para a produção de biodiesel porque não requer catalisador e, dessa forma, gera menos resíduos. Nesta pesquisa, a transesterificação supercrítica de aceite vegetal refinado e etanol acuoso foi conduzida a temperaturas entre 400 e 480 °C e uma relação molar de etanol e aceite de 12 1, para avaliar o efeito da temperatura e do tempo de residência na formação de uma fase homogênea, apariência do efluente e aumento do conteúdo de água resultante das reações de eterificação do glicerol. Os resultados mostraram que se produziu água a temperaturas maiores que 400°C, atribuída à eterificação do glicerol, e que os tempos de residência prolongados resultaram na formação de gás e hollín, indicativo de reações de decomposição de ésteres. Por meio de balanças de massa, foi possível identificar o conjunto de condições de operação em que a água formada pela eterificação do glicerol coincide com o valor máximo esperado de acordo com o esquema de reação proposto.