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Universidade Federal da Bahia |
Repositório Institucional da UFBA
Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/44130
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Campo DCValorIdioma
dc.creatorSantos, Vivian Lima dos-
dc.date.accessioned2026-02-27T18:00:58Z-
dc.date.available2026-02-27T18:00:58Z-
dc.date.issued2026-01-14-
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufba.br/handle/ri/44130-
dc.description.abstractThe 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.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal da Bahiapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectBiodieselpt_BR
dc.subjectÓleo de rícinopt_BR
dc.subjectAprendizagem de máquinapt_BR
dc.subjectTransesterificaçãopt_BR
dc.subjectAlgoritmo genéticopt_BR
dc.subject.otherBiodieselpt_BR
dc.subject.otherCastor oilpt_BR
dc.subject.otherMachine learningpt_BR
dc.subject.otherTransesterificationpt_BR
dc.subject.otherGenetic algorithmpt_BR
dc.titleOtimização da transesterificação do óleo de rícino utilizando aprendizagem de máquinapt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Quimica (PPEQ) pt_BR
dc.publisher.initialsUFBApt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICApt_BR
dc.contributor.advisor1Santos, Luiz Carlos Lobato dos-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8891045064075199pt_BR
dc.contributor.advisor2Simonelli, George-
dc.contributor.advisor2Latteshttp://lattes.cnpq.br/3421092159521710pt_BR
dc.contributor.referee1Santos, Luiz Carlos Lobato dos-
dc.contributor.referee2Simonelli, George-
dc.contributor.referee3Santos, João Paulo Lobo dos-
dc.contributor.referee4Pereira, Kleberson Ricardo de Oliveira-
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/7574962827474718pt_BR
dc.description.resumoA 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.pt_BR
dc.publisher.departmentEscola Politécnicapt_BR
dc.type.degreeMestrado Acadêmicopt_BR
Aparece nas coleções:Dissertação (PPEQ)

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