https://repositorio.ufba.br/handle/ri/44130| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Otimização da transesterificação do óleo de rícino utilizando aprendizagem de máquina |
| Autor(es): | Santos, Vivian Lima dos |
| Primeiro Orientador: | Santos, Luiz Carlos Lobato dos |
| Segundo Orientador: | Simonelli, George |
| metadata.dc.contributor.referee1: | Santos, Luiz Carlos Lobato dos |
| metadata.dc.contributor.referee2: | Simonelli, George |
| metadata.dc.contributor.referee3: | Santos, João Paulo Lobo dos |
| metadata.dc.contributor.referee4: | Pereira, Kleberson Ricardo de Oliveira |
| Resumo: | A demanda global por energia e os impactos ambientais associados aos combustíveis fósseis têm impulsionado a busca por fontes renováveis, com destaque para o biodiesel. Dentre os óleos utilizados para obtenção deste combustível, têm-se o óleo de rícino (Ricinus communis L.), que se apresenta como matéria-prima promissora por ser não comestível e de cultivo adaptável, embora sua transesterificação enfrente desafios comuns ao processo. Neste contexto, a aprendizagem de máquina (ML, do inglês machine learning) surge como ferramenta para modelar e otimizar esse processo complexo e não linear. O objetivo geral deste trabalho foi desenvolver e comparar o desempenho de diferentes arquiteturas de ML para a modelagem preditiva e a otimização dos parâmetros operacionais da transesterificação homogênea do óleo de rícino, visando a maximização do rendimento de biodiesel. Foram analisadas seis arquiteturas: Multilayer Perceptron (MLP-logsig e MLP-tansig), Radial Basis Function Network (RBF), modelo híbrido (RBF+MLP), Random Forest (RF) e Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS), utilizando um banco de dados de 406 conjuntos experimentais rotulados da literatura. Os modelos foram avaliados por métricas como coeficiente de correlação (R), erro quadrático médio (MSE) e raiz do erro quadrático médio (RMSE). O modelo MLP-tansig demonstrou o melhor desempenho preditivo, com R > 0,98 em todas as fases e RMSE de teste de 3,03%. Para a etapa de otimização reversa, um Algoritmo Genético (AG) foi acoplado aos modelos, sendo a combinação AG-RBF a que gerou as condições operacionais mais consistentes com a literatura, apesar da predição pontual do MLP-tansig ser superior: catalisador básico, razão molar álcool/óleo de 19,35:1, concentração de catalisador de 1,13% (m/m), temperatura de 49,91 °C, tempo de reação de 70,44 min e agitação de 548,32 rpm, alcançando um rendimento previsto de 100% de ésteres metílicos. Conclui-se que a metodologia proposta é robusta e eficaz, integrando inteligência artificial à engenharia de processos para otimizar a produção de biodiesel, com potencial de aplicação a outras biomassas. |
| Abstract: | The global demand for energy and the environmental impacts associated with fossil fuels have driven the search for renewable sources, with a highlight on biodiesel. Castor oil (Ricinus communis L.) is a promising raw material because it is non-edible and has adaptable cultivation, although its transesterification faces common process challenges. In this context, machine learning (ML) emerges as a tool to model and optimize this complex and non-linear process. The general objective of this work was to develop and compare the performance of different ML architectures for the predictive modeling and optimization of the operational parameters of the homogeneous transesterification of castor oil, aiming to maximize biodiesel yield. Six architectures were analyzed: Multilayer Perceptron (MLP-logsig and MLP-tansig), Radial Basis Function Network (RBF), a hybrid model (RBF+MLP), Random Forest (RF), and Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS), using a database of 406 labeled experimental sets from the literature. The models were evaluated using metrics such as the correlation coefficient (R), mean square error (MSE), and root mean square error (RMSE). The MLP-tansig model demonstrated the best predictive performance, with R > 0.98 in all phases and a test RMSE of 3.03%. For the reverse optimization stage, a Genetic Algorithm (GA) was coupled to the models, and the GA-RBF combination yielded the operational conditions most consistent with the literature, despite the superior point prediction performance of the MLP-tansig model: basic catalyst, alcohol/oil molar ratio of 19.35:1, catalyst concentration of 1.13% (w/w), temperature of 49.91 °C, reaction time of 70.44 min, and stirring at 548.32 rpm, achieving a predicted yield of 100% methyl esters. It is concluded that the proposed methodology is robust and effective, integrating artificial intelligence into process engineering to optimize biodiesel production, with potential application to other biomasses. |
| Palavras-chave: | Biodiesel Óleo de rícino Aprendizagem de máquina Transesterificação Algoritmo genético |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editora / Evento / Instituição: | Universidade Federal da Bahia |
| Sigla da Instituição: | UFBA |
| metadata.dc.publisher.department: | Escola Politécnica |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Quimica (PPEQ) |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | https://repositorio.ufba.br/handle/ri/44130 |
| Data do documento: | 14-Jan-2026 |
| Aparece nas coleções: | Dissertação (PPEQ) |
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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| Dissertacao_Mestrado_Vivian_Lima_dos_Santos.pdf | 1,68 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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