Produção de Biodiesel - UNIFESP

Produção de Biodiesel - UNIFESP

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O preparo do álcool é semelhante ao do óleo, pois também é necessário análises para determinar qual matéria-prima é mais viável para seu preparo e se o álcool produzido é eficiente na reação. Na produção utilizam-se alcoóis de cadeia curta, pois assim a polaridade entre os produtos formados na transesterificação é maior e, portanto, mais imiscíveis facilitando a separação de fases. Os alcoóis mais utilizados são etanol e metanol, porém metanol é tóxico assim costuma-se utilizar mais o etanol que além de ser barato obtém-se bom rendimento na produção. O etanol é preparado a partir da cana-de-açúcar que após estar pronta é cortada e enviada à uma prensa onde é obtido uma fase líquida e bagaço. A fase líquida é aquecida em caldeiras até virar um mosto que, em seguida, recebe fermentos biológicos formando um mosto fermentado. Por fim, esse mosto fermentado passa por destilação fracionada, um dos produtos formados é o etanol.

O catalisador é responsável pela aceleração do processo e, portanto, é fundamental seu preparo. O catalisador a ser formado depende do álcool escolhido para o processo de produção do biodiesel, em geral utiliza-se solução 30% de metilato de sódio em metanol. A Figura 14 mostra os tanques envolvidos na preparação do catalisador.

FIGURA 14: SISTEMA DE PREPARO DO CATALISADOR.

FONTE: biodieselunirb.blogspot.com

4.1.2 - TRANSESTERIFICAÇÃO

O álcool, o catalisador e o óleo virgem preparados são enviados a um reator de transesterificação. É um reator simples internamente, composto de partes móveis que auxiliam na mistura e velocidade da reação como se pode ver nas Figuras 15 e 16.

FIGURA 15: REATOR DE TRANSESTERIFICAÇÃO.

FONTE: biodieselunirb.blogspot.com

FIGURA 16: INTERIOR DO REATOR DE TRANSESTERIFICAÇÃO.

FONTE: biodieselunirb.blogspot.com

O reator é o local onde ocorrerá a formação dos ésteres de ácidos graxos e da glicerina, como existe diferenças na polaridade e densidade destes compostos eles se separam (no próprio reator ou em um decantador) em duas fases: a fase leve é composta predominantemente de ésteres e a fase densa composta predominantemente de glicerina. A glicerina é retirada do reator e a fase leve passa pela etapa de purificação. Depois que a fase leve sai do reator ela passa por um evaporador (Figura 17) responsável pela recuperação do álcool que não reagiu.

FIGURA 17: TORRE DE RECUPERAÇÃO DO ÁLCOOL.

FONTE: biodieselunirb.blogspot.com

4.1.3 – PURIFICAÇÃO

A fase leve, agora sem álcool, passa por lavagens (extrações líquido-líquido) para a retirada de fases aquosas. Essa operação de extração ocorre em tanques separadores como o mostrado na Figura 18.

FIGURA 18: TANQUES DE EXTRAÇÃO LÍQUIDO-LÍQUIDO.

FONTE: biodieselunirb.blogspot.com

A fase leve segue dessa vez para um decantador para que sejam retiradas impurezas e água. Como a porcentagem de água retirada não é o suficiente, a fase segue para um desumidificador (evaporação) como na Figura 19.

FIGURA 19: DESUMIDIFICADOR PARA PURIFICAÇÃO DO BIODIESEL.

FONTE: biodieselunirb.blogspot.com

O processo termina com a filtração do biodiesel “lavado” para que sejam retirados contaminantes sólidos, obtendo-se o biodiesel acabado.

4.2 – BALANÇO DE MASSA

Montando-se uma tabela de balanço de massa desse processo, podemos verificar qual é o rendimento da reação, a quantidade necessária de cada composto e ainda o cálculo de gastos para que seja produzida determinada quantidade de biodiesel, desse modo, de acordo com a Figura 20 pode-se observar que com uso de uma tonelada de óleo virgem já se pode obter quase 950 quilos de biodiesel pronto.

FIGURA 20: BALANÇO DE MASSA SIMPLIFICADO.

FONTE: SMALING, 2006 (Dados)

Da Figura 20 verificamos, portanto, que o rendimento da reação é alto e viável além do álcool ser reutilizado durante o processo e não ser necessário quantidades altas de hidróxido para preparação de catalisador. Observa-se, por outro lado, a grande quantidade de glicerina produzida.

5 – PRODUÇÃO DE BIODIESEL NO MUNDO 5.1 – EVOLUÇÃO E SITUAÇÃO ATUAL

A produção de biodiesel foi impulsionada pela necessidade de encontrar alternativas aos combustíveis fósseis, necessidade esta acentuada pelas crises do petróleo de 1973 e 1978.

Os primeiros dados estatísticos concretos e acessíveis sobre a produção de biodiesel em larga escala datam de 2001. A partir desse ano a produção de biodiesel apresenta um aumento dramático, principalmente na Europa, como mostra a Figura 21.

FIGURA 21: EVOLUÇÃO DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL NO MUNDO.

FONTE: tonto.eia.gov (Dados)

Observa-se que o comportamento da curva para cada região é bastante determinado pelos países mais produtores de cada região. Desse modo, esse grande aumento na produção da Europa se deu principalmente pelos aumentos na Alemanha e França. A produção nos Estados Unidos determina o comportamento da curva da América do Norte. Na América do Sul os países que mais contribuíram para o aumento observado no gráfico foram o Brasil e a Argentina. Finalmente, a Tailândia é uma das maiores contribuintes para o aumento observado para a curva Ásia e Oceania.

Ainda observando a Figura 21 pode-se ver que a Europa produzia praticamente todo o biodiesel do mundo até 2005, e a partir daí abre espaço para a produção nas outras regiões. Mesmo com a diminuição da taxa de aumento anual na produção, a Europa continua produzindo metade do biodiesel do mundo.

Apesar de todo o aumento observado na produção mundial na Figura 21, o biodiesel ainda não representa uma das fontes de energia mais utilizadas no mundo. Na realidade, a utilização do biodiesel representa apenas uma pequena fração dos

1,2% das fontes energéticas mundiais relativas aos combustíveis renováveis. Na Figura 2 temos a matriz energética do mundo, mostrando como os combustíveis fósseis são utilizados em muita maior quantidade que os renováveis.

FIGURA 2: MATRIZ ENERGÉTICA MUNDIAL.

FONTE: investimentosesustentabilidade.blogspot.com

país. Os países em cinza não produziram uma quantidade relativamente grande

A Figura 23 apresenta a situação atual (2009) da produção de biodiesel representada em forma de mapa. A intensidade do verde determina a produção no

FONTE: plateforme-biocarburants.ch

FIGURA 23: MAPA REPRESENTANDO A DISTRIBUIÇÃO DA PRODUÇÃO MUNDIAL DE BIODIESEL EM 2009.

Intuitivamente pode-se perceber na Figura 23 que a Alemanha apresentou a maior produção, seguida por França e EUA, e então Brasil e Argentina. O gráfico correspondente ao mapa apresentado na Figura 23 se encontra na Figura 24.

FIGURA 24: GRÁFICO DA DISTRIBUIÇÃO DA PRODUÇÃO MUNDIAL EM 2009.

FONTE: plateforme-biocarburants.ch (Dados)

Com o gráfico da Figura 24 é possível fazer uma análise mais detalhada dos dados. Observa-se que a Alemanha foi a maior produtora mundial em 2009, representando 16% da produção de biodiesel de todo o mundo. A França aparece como segunda maior produtora, com 12%, seguida de perto pelos Estados Unidos, com 1%. O Brasil é o quarto maior produtor de biodiesel do mundo, com 9% da produção mundial, seguido pela Argentina com 7%. Espanha e Itália também apresentam posições de destaque, com cerca de 5% cada. Representando a Ásia, a Tailândia aparece com 3% da produção mundial. Os 5 maiores produtores (Alemanha, França, EUA, Brasil e Argentina) serão analisados mais a fundo posteriormente, porém antes disso é importante discutir um pouco mais sobre a produção de biodiesel na Europa, região que representa metade da produção mundial atualmente e já chegou a representar praticamente toda a produção previamente.

A Europa sempre foi o maior produtor de biodiesel. Apesar das poucas terras agricultáveis, há um grande incentivo do governo na forma de isenção de taxas, tornando o produto competitivo. (Castro, 2009) No momento, os custos de produção de biodiesel a partir de óleo vegetal são, em média, cerca de duas vezes superiores ao do diesel mineral. (biodieselbr.com) Portanto os incentivos fiscais são impreteríveis para a inserção do biodiesel no mercado.

principal produtora, com 2,9 bilhões de litros em 2009

A capacidade de produção da Europa chega a 25 bilhões de litros/ano, com 280 fábricas, porém grande parte está inativa, sendo a produção real de cerca de 10 bilhões de litros em 2009. (plateforme-biocarburants.ch) A maioria da produção se concentra na Alemanha, França, Espanha e Itália. A Áustria foi uma das pioneiras na produção de biodiesel, porém a produção não se desenvolveu tanto, como pode ser visto na Figura 25. [9] A Alemanha mantém sua liderança de uma década como

FONTE: plateforme-biocarburants.ch

A Alemanha se tornou a maior produtora mundial principalmente com incentivos do governo, que desejava diminuir a dependência de combustíveis fósseis, sendo a não disponibilidade dos mesmos na região um grande incentivo. Além disso, o país poderia diminuir em muito as emissões de poluentes, como já foi

FIGURA 25: PRODUÇÃO DE BIODIESEL NA UNIÃO EUROPÉIA EM 2009.

mostrado na Figura 2. De fato, com a atual capacidade de produção, a Alemanha pode reduzir a emissão de CO2 em 10 milhões de toneladas ao ano. [7] Para discutir a evolução dos cinco países mais produtores de biodiesel no mundo plotou-se o gráfico mostrado na Figura 26.

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