BIODIESEL - PROCESSO DE PRODUÇÃO E CONTROLE DE QUALIDADE

Palestrante: Prof.Dr.José Ribeiro dos Santos Júnior

BIODIESEL

Histórico

Em 1859 foi descoberto petróleo na Pennsylvania tendo sido utilizado principalmente para produção de querosene de iluminação.

A dimensão da importância que o petróleo adquiriu pôde ser vista com a crise do petróleo, que elevou os preços em mais de 300% entre 1973 e 1974, porque os países do Oriente Médio descobriram que o petróleo é um bem não-renovável e que, por isso, iria acabar algum dia.

A crise do petróleo, juntamente com a baixa no preço internacional do açúcar impulsionou o pró-álcool.

A discussão em torno de problemas ambientais.

Historicamente, o uso direto de óleos vegetais como combustível foi rapidamente superado pelo uso de óleo diesel derivado de petróleo por fatores tanto econômicos quanto técnicos.

A Comunidade Econômica Européia investia, com sucesso, na pesquisa de combustíveis alternativos vegetais, entre eles o BIODIESEL de óleo de canola (colza), a matéria prima mais utilizada na Europa. Na Malásia e nos Estados Unidos foram realizados experimentos bem sucedidos com palma e soja, respectivamente.

BIOCOMBUSTÍVEL

Todo e qualquer material de origem vegetal ou de origem orgânica natural que pode ser usado como combustível é um biocombustível.

BIODIESEL

Biodiesel é definido como: ”sendo um combustível para motores a combustão interna com ignição por compressão, renovável e biodegradável, derivado de óleos vegetais ou de gorduras animais, que possa substituir parcial ou totalmente o óleo diesel de origem fóssil”.(Rn 42)

Conceitualmente o biodiesel pode substituir o diesel de origem fóssil em qualquer das suas aplicações. No entanto, a inserção deste combustível deverá ocorrer de forma gradual e com forte dependência da disponibilidade de matérias primas para produção de biodiesel.

Biodiesel é o produto, majoritário, da reação do triglicerídeo (óleo ou gordura) com um álcool, na presença de catalisador. (Definição Técnica)

óleo + álcool+cat Biodiesel(Éster monoalquílico )+ glicerina.

Vantagens Ambientais:

Não contem enxofre, por isso não contribui com a chuva ácida;

É um combustível com Índice de cetano maior que o do diesel por isso diminui as emissões de: CO, material particulado e fumaça negra;

É biodegradável;

Permite o uso do catalisador nos veículos para melhorar a qualidade dos gases de escape(NOX);

Contribui para diminuição do efeito estufa.

Ciclo do carbono:

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Vantagens Técnicas:

O combustível pode ser usado no motor puro (B100) ou em misturas com o diesel (Bx).

Mínimas diferenças em Torque, potencia e consumo.

Em função do maior ponto de fulgor tem facilitado o transporte e o armazenamento.

Índice de cetano (~50) maior que o do diesel (~40).

Não precisa de modificações nos motores diesel.

Não há necessidade de mudanças na rede de distribuição dos combustíveis puro ou em misturas.

Maior lubricidade, favorece o funcionamento da bomba injetora.

Vantagens Socioeconômicas:

Promover o desenvolvimento, ampliar o mercado de trabalho e valorizar os recursos energéticos.

Viabilizar o autoabastecimento de combustível ao produtor agropecuário.

Independência dos paises Agro produtores do abastecimento de combustíveis fósseis por parte dos paises produtores de petróleo.

Limitações:

Econômicas

Alta dependência dos custos das matérias primas.

Geração de co-produtos(glicerina)

Técnicas

Ponto de névoa (CP) e ponto de entupimento (PP) elevados quando comparado com Diesel

Baixa estabilidade oxidativa

É um solvente que dissolve diversos tipos de plásticos e borrachas( pode atacar componentes do motor e do sistema de circulação do combustível).

Quando se carrega em tanque sujos de diesel, o biodiesel promove inicialmente a “limpeza” por dissolução parcial da sujidade o que pode levar a obstrução de filtros e/ou das linhas de combustíveis.

BRASIL

Histórico

Na década de 20, o Instituto Nacional de Tecnologia – INT já estudava e testava combustíveis alternativos e renováveis.

Nos anos 60, as Indústrias Matarazzo obtiveram ésteres a partir de óleo de café por lavagem do grão, com álcool da cana de açúcar, o produto hoje é chamado de bio-diesel.

Desde 70, vêm sendo desenvolvidos projetos de óleos vegetais como combustíveis, com destaque para o DENDIESEL. (INT, IPT e CEPLAC).

Também em 70 na Universidade Federal do Ceará – UFC foram realizadas pesquisas de fontes alternativas de energia, levando a um novo combustível de óleos vegetais com propriedades semelhantes ao óleo diesel convencional, o biodiesel.

Em 1983, o Governo Federal, motivado pela alta nos preços de petróleo, lançou o Programa de Óleos Vegetais – Projeto OVEG-MG.

Recentemente foi criada no Brasil, uma comissão para estudar o uso dos biocombustíveis o que levou a um projeto de longo prazo de produção, para o período de 2005 – 2035, o projeto prevê:

Taxa geométrica de crescimento do consumo de óleo diesel ou sucedâneos de 3,5% a.a.;

Mistura de biodiesel ao óleo diesel iniciando em 2% e finalizando em 40%;

Produtividade de óleo iniciando em 600 kg/ha e finalizando em 5.000 kg.ha-1;

Considerou grande usina aquela que processa acima de 100 kt.ano-1 ;

A maioria da produção alocada em grandes usinas, em torno de 80 %;

E 20% instalados em fabricas de pequeno porte.

Aspectos Legais

Decreto Nº 5.457, de 06 de junho de 2005

Reduz as alíquotas da Contribuição para o PIS/PASEP e da COFINS incidentes sobre a importação e a comercialização de biodiesel.

Lei Nº. 11.116, de 18 de maio de 2005

Dispõe sobre o Registro Especial, na Secretaria da Receita Federal do Ministério da Fazenda, de produtor ou importador de biodiesel e sobre a incidência da Contribuição para o PIS/Pasep e da Cofins sobre as receitas decorrentes da venda desse produto; altera as Leis n os 10.451, de 10 de maio de 2002, e 11.097, de 13 de janeiro de 2005; e dá outras providências.

Regulamentação pela ANP

Resolução normativas 041

Regulamenta o Registro do Produtor de Biodiesel na ANP

Resolução normativas 042

Estabelece o Controle de Qualidade do Biodiesel

Resolução Normativa 240/2003

Dispõe sobre a utilização de biocombustíveis em testes

Resolução 041 ANP

Das Disposições Gerais

Art. 1°. Regulamentação e obrigatoriedade de autorização da ANP para o exercício da atividade de produção de biodiesel.

Art.3°. Ficam estabelecidos as seguintes definições:

  1. -Biodiesel - B100: combustível conforme especificação na ANP;

Ainda define: II – Planta produtora ...,

III – Produtor de biodiesel ...,

IV – Consumidor Final ...,

Art.4°.O pedido de autorização a que se refere esta Portaria deverá ser acompanhado da seguinte documentação:

-Ficha cadastral preenchida ...

-Comprovante de inscrição no Cadastro Nacional de Pessoa Jurídica - CNPJ ...

-Comprovante de inscrição no cadastro de contribuinte estadual ou municipal, se houver...

  1. Certidão negativa da Receita Federal, Estadual, INSS e FGTS;
  1. -Cópia autenticada da licença ambiental,emitida pelo órgão de meio ambiente competente ;
  1. -Cópia autenticada de Alvará de Funcionamento emitido pela Prefeitura Municipal;
  1. -Laudo de vistoria do Corpo de Bombeiros ;
  1. -Relatório técnico, contendo informações sobre o processo e a capacidade de produção da planta produtora de biodiesel.
  2. Art.8°. A empresa autorizada obriga-se, em especial, a:

II. Atender os requisitos de qualidade de produtos especificados nas Resoluções ANP;

III. Comercializar produtos acompanhado de Certificado de Qualidade de acordo com a especificação brasileira para biodiesel em laboratório próprio ou terceirizado.

Resolução 042 ANP

Estabelece a especificação para a comercialização de biodiesel que poderá ser adicionado ao óleo diesel na proporção 2% em volume.

Portaria 240/2003

Estabelece a regulamentação para a utilização de combustíveis sólidos, líquidos ou gasosos não especificados no País.

Aspectos Ambientais para instalação de Industria

Para instalação de uma usina de biodiesel é necessário os documentos citados na Resolução 041.

Licença ambiental

Licença previa

Apresentação de projeto

Licença de instalação

Licença de operação

O Risco Ambiental esta diretamente ligado a utilização do álcool (metílico ou etílico).

MATÉRIAS PRIMAS

Vegetais:

O Brasil apresenta condições inigualáveis para o plantio de oleaginosas com propósito de produzir biodiesel, com profundas repercussões sociais, ambientais e econômicas.

Entre as culturas duas são destaques a da mamona (ricinus comunis) e o dendê (Elaesis guineensis) as quais foram escolhidas para o programa de selo verde.

Qualquer óleo vegetal pode ser usado desta foram podemos citar ainda o amendoim(Arachis hypogaea L.), o babaçu(Orbignya martiana), o algodão (Gossypium herbaceum), o pequi(Caryocar brasiliense), o buriti(Mauritia vinifera), a macaúba(Acrocomia sclerocarpa), mais recentemente o Pinhão manso(jatropha curcas) e outras.

Mamona

A cultura da mamona se adapta muito bem ao clima semi-árido. Entretanto o óleo de mamona tem ~90% de ácido rícino oléico. Para uso como biodiesel destaca-se pelo índice de lubricidade, elevada estabilidade térmica, maior teor de oxigênio que os demais, índice de insaturação moderado e a não utilização na indústria alimentícia.

Dendê

O Óleo de Dendê ou palma também pode ser usado para outras finalidades: cosméticos, sabão, sabo-netes, velas, produtos domissanitá-rios, farmacêuticos, lubrificantes, den-tre muitas outras.

O biodiesel desse óleo esta sendo feito no Brasil dos ácidos graxos livres obtidos na extração e refino.

Babaçu

O óleo de babaçu produz um biodiesel de excelente qualidade devido a sua composição de ácidos graxos saturados. Com elevado índice de cetano, baixa viscosidade, densidade semelhan-te ao diesel e ponto de fulgor >100.

Girassol

O girassol é indicado para produção de biodiesel pela excelente qualidade do óleo extraído de sua semente. É considerado um cultivo rústico que se adapta facilmente às condições climáticas pouco favoráveis, além disso, é uma cultura econômica e que não requer manejo especializado, sendo preferencial-mente recomendado para as regiões Sudeste e Sul do Brasil.

Algodão

A quantidade de óleo na semente algodão em torno de 12-15% é considerada baixa em relação a outras oleaginosas. Por outro lado, para os produtores de algodão ela pode representar uma economia uma vez que o biodiesel produzido seja para consumo na fazenda. O óleo bruto pode apresentar acidez elevada, além da presença do gossipol o que dificulta a obtenção do biodiesel.

Pinhão Manso

O pinhão manso pode ser considerado uma das mais promissoras oleaginosas para substituir o diesel de petróleo, pois as amêndoas podem gerar de 50 a 52% de óleo depois de extraído com solventes e 32 a 35% em caso de extração por expressão (PINHÃO MANSO, 2006). Seu óleo é empregado na fabricação de sabão e tinta.

Além disso, a torta que resta é um fertilizante rico em nitrogênio, potássio, fósforo e matéria orgânica, porém, pela substância tóxica presente não pode ser utilizada para alimentação animal. A casca dos pinhões pode ser usada como carvão vegetal e matéria-prima na fabricação de papel.

Distribuição de produção de oleaginosas por territórios:

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Animais:

O sebo refinado é o principal material de origem animal destinado a produção de biodiesel. Apresenta inconvenientes tais como: alta acidez presença de colágenos e outras. Por outro, o baixo preço é um grande atrativo para sua utilização. O biodiesel produzido tem alto ponto névoa e alto ponto de entupimento. Ou material em suspensão devido ao éster do ácido esteárico.

Álcool:

Os monoálcoois geralmente utilizados nas reações de produção de biodiesel são: Álcool Metílico e Etílico. O que determina a escolha do álcool está relacionado a fatores tecnológicos, disponibilidade do álcool e o preço.

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Reações de Metanol e Etanol

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Catalisador:

A transesterificação pode ser conduzida na presença de catalisadores ácidos, básicos e enzimáticos, simples ou complexos. O emprego de catalisadores ácidos, dentre os quais o ácido sulfúrico leva a cinética de reação muita lenta quando comparada ao uso de catalisadores básicos (hidróxidos alcalinos).

Reação Química:

Reação envolvendo ácidos graxo e álcool na presença ou não de catalisadores é chamada de esterificação.

Por outro lado a reação de triglicérides com álcool na presença de catalisadores é chamada de Transesterificação, por substituir um tri-álcool por um mono-álcool.

A reação catalisada por álcali gera sempre uma quantidade de sabão proporcional ao percentual de hidróxido utilizado.

A grande maioria das indústrias de produção de biodiesel utilizam catalisadores básicos, por apresentar alto rendimento de reação um único produto e fácil separação, uma vez que os sabões e álcali preferencialmente depositam-se na fase de glicerina.

Reação geral de Esterificação:

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A produção de BIODIESEL é um procedimento químico que envolve reações em ambientes com temperatura, pressão e relação estequiométrica dos reagentes, totalmente controlados, para garantir o maior rendimento, a separação dos produtos e a qualidade do combustível.

Transesterificação:

É uma reação química onde ocorre a quebra da ligação do ácido ligado a glicerina, sendo substituída por um monoálcool. Nessa reação química ocorre a formação de três moléculas de monoéster e uma de glicerina.

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Prof. Dr. José Ribeiro dos Santos Junior

E-mail: ribeiro.biodiesel@gmail.com

BIBLIOGRAFIA

SILVA, C. C. M. (2006), PROSPECÇÃO DE BIODIESEL DE MAMONA POR VIA ETÍLICA E METÍLICA E CATÁLISE HOMOGÊNEA: APRIMO-RAMENTO DA SEPARAÇÃO, CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA E MELHORAMENTO DOS VALORES DE VISCOSIDADE. Teresina 65 p. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal do Piaui. Normas da ANP

Decretos Lei 5.457 06/2005

Lei Nº 11116 05/2005.

O Portal Biodiesel em www.Biodiesel.gov.br

www.BiodieselBr.com.br

Editores: Luis Pereira Ramos et. Al. Manual do Biodiesel – Editora Edgard Blucher (2006).

LIMA, J. R. O.; Síntese e caracterização físico-química, térmica e espectroscópica de biodiesel de babaçu (Orbignya sp.), tucum (Astrocaryum vulgare.), macaúba (Acrocomia aculeata) e soja (Glicyne Max.) por rota alcalina metílica e etílica, Teresina, 2005 (Dissertação de Mestrado) Universidade Federal do Piauí – UFPI – PI

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