TECN_BIOCOMB_aula_05_Biodiesel

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17/03/2021
TECNOLOGIA DE 
BIOCOMBUSTÍVEIS
Prof. Edesnei Brião
BIODIESEL
• É um combustível biodegradável derivado de fontes renováveis, que pode ser obtido por
diferentes processos tais como:
• Craqueamento,
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BIODIESEL
• Esterificação ou
• Transesterificação. A mais utilizada, consiste numa reação química de óleos vegetais ou
de gorduras animais com o álcool comum (etanol) ou o metanol, estimulada por um
catalisador. Desse processo também se extrai a glicerina, empregada para fabricação de
sabonetes e diversos outros cosméticos. Há dezenas de espécies vegetais no Brasil das
quais se podem produzir o biodiesel, tais como mamona, dendê (palma), girassol, babaçu,
amendoim, pinhão manso e soja, dentre outras.
BIODIESEL
Transesterificação. 
• A mais utilizada, é a reação de óleos vegetais ou de gorduras animais com o álcool
comum (etanol) ou o metanol, estimulada por um catalisador.
• Desse processo também se extrai a glicerina, empregada para fabricação de
sabonetes e diversos outros cosméticos. Há dezenas de espécies vegetais no Brasil
das quais se podem produzir o biodiesel, tais como mamona, dendê (palma),
girassol, babaçu, amendoim, pinhão manso e soja, dentre outras.
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BIODIESEL
• O biodiesel substitui total ou parcialmente o óleo diesel de petróleo em motores ciclodiesel
automotivos (de caminhões, tratores, camionetas, automóveis, etc) ou estacionários
(geradores de eletricidade, calor, etc).
• Pode ser usado puro ou misturado ao diesel em diversas proporções. A mistura de 2% de
biodiesel ao diesel de petróleo é chamada de B2 e assim sucessivamente, até o biodiesel puro,
denominado B100.
BIODIESEL
• O biodiesel já vem sendo pesquisado e já é conhecido desde o início do século
passado, principalmente na Europa.
• Segundo registros históricos, o Dr. Rudolf Diesel desenvolveu o motor diesel,
em 1895, e levou a invenção à mostra mundial em Paris, em 1900, usando óleo
de amendoim como combustível.
• Em 1911, teria afirmado que “o motor diesel pode ser alimentado com óleos
vegetais e ajudará consideravelmente o desenvolvimento da agricultura dos
países que o usarão”.
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BIODIESEL
Maiores produtores mundiais de biodiesel:
• Apesar de o motor chamado ciclodiesel ter funcionado inicialmente com óleo vegetal, os
baixos preços do petróleo acabaram adiando seu uso.
• A intensificação das pesquisas e o interesse crescente por combustíveis substitutos do
óleo diesel mineral têm sido crescentes depois dos choques do petróleo. A necessidade de
reduzir a poluição ambiental deu outro impulso importante. Atualmente, a União
Europeia, em especial a Alemanha, os Estados Unidos, e o Brasil são os maiores mercados
mundiais de Biodiesel. A Argentina, grande produtor de oleaginosas, é um importante
produtor de biodiesel.
BIODIESEL
Experiência brasileira em biodiesel
• O Brasil já foi detentor de uma patente para fabricação de biodiesel, registrada a
partir de estudos, pesquisas e testes desenvolvidos na Universidade Federal do
Ceará, nos anos de 1970. Essa patente acabou expirando, sem que o País adotasse
o biodiesel, mas a experiência ficou e se consolidou ao longo do tempo.
• Hoje o Brasil conta com indústria de biodiesel consolidada, com mais de 50 usinas
aptas a produzir e comercializar biodiesel, com uma capacidade instalada
superior a 6 milhões de metros cúbicos.
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BIODIESEL
Vantagens que o biodiesel para o Brasil:
• Esse combustível renovável permite a economia de divisas com a importação
de petróleo e óleo diesel
• Redução da poluição ambiental,
• Geração de alternativas de empregos em áreas geográficas menos atraentes
para outras atividades econômicas.
• Disponibilização de energia elétrica para comunidades isoladas, hoje de
elevado custo em função dos preços do diesel.
BIODIESEL
Vantagens que o biodiesel para o Brasil:
• Vantagem estratégica que a maioria dos países importadores de petróleo vem inserindo em
suas prioridades: a redução da dependência das importações de petróleo, a
“petrodependência”.
• A introdução do biodiesel aumenta a participação de fontes limpas e renováveis na matriz
energética, somando-se principalmente à hidroeletricidade e ao álcool e colocando o Brasil
numa posição ainda mais privilegiada nesse aspecto, no cenário internacional.
• A médio prazo, o biodiesel pode tornar-se importante fonte de divisas para o País, somando-se
ao álcool como fonte de energia renovável que o Brasil pode e deve oferecer à comunidade
mundial.
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BIODIESEL
Vantagens ambientais de produzir e usar biodiesel:
• Reduzir a poluição ambiental é hoje um objetivo mundial. O uso de combustíveis de origem
fóssil tem sido apontado como o principal responsável pelo efeito estufa. A Comunidade
Européia, os Estados Unidos, Argentina e diversos outros países vêm estimulando a
substituição do petróleo por combustíveis de fontes renováveis, incluindo principalmente o
biodiesel, diante de sua expressiva capacidade de redução da emissão de diversos gases
causadores do efeito estufa, a exemplo do gás carbônico e enxofre.
• Melhorar as condições ambientais, sobretudo nos grandes centros metropolitanos, também
significa evitar gastos dos governos e dos cidadãos no combate aos males da poluição.
BIODIESEL
Tecnologia recomendada pelo Governo para produção de biodiesel
• Existem processos alternativos para produção de biodiesel, tais como o
craqueamento, a esterificação ou a transesterificação, que pode ser etílica,
mediante o uso do álcool comum (etanol) ou metílica, com o emprego do metanol.
Embora a transesterificação metílica seja o processo mais utilizado, ao Governo
não cabe recomendar tecnologias ou rotas tecnológicas, porque essas devem ser
adaptadas a cada realidade.
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BIODIESEL
Tecnologia recomendada pelo Governo para produção de biodiesel
• O papel do Governo é o de estimular o desenvolvimento tecnológico na área do
biodiesel, por meio de chamadas públicas para pesquisa realizadas pelo Ministério
da Ciência e Tecnologia, para permitir a produção desse combustível a custos cada
vez menores. É preciso estimular a curva de aprendizado, permitindo que o
biodiesel seja cada vez mais competitivo, como ocorreu com o álcool, por exemplo.
BIODIESEL
Proporção do óleo vegetal que compõe o Biodiesel?
• O biodiesel é produzido pela reação do óleo vegetal com um álcool de cadeia curta (metanol
ou etanol). Como regra geral,
• 100 kg de óleo reagem com 10 kg de álcool gerando 100 kg de biodiesel e 10 kg de glicerina.
• Fonte: http://www.mme.gov.br/programas/biodiesel/menu/biodiesel/perguntas.html
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MATÉRIAS-PRIMAS E PRODUTOS
• Todo óleo de origem vegetal é composto de triglicerídeos (uma molécula de glicerol ligada a
três de ácido graxo) e ácidos graxos livres (AGL).
• No processo de transesterificação, para obtenção de biodiesel, os triglicerídeos presentes no
óleo são transformados em moléculas menores de ésteres de ácido graxo (biodiesel) a partir
de um agente transesterificante (álcool primário) e um catalisador (base ou ácido).
MATÉRIAS-PRIMAS E PRODUTOS
• Óleos vegetais compostos por ácidos graxos de cadeias curtas, como o ácido láurico, garantem
melhor rendimento ao processo, pois a interação com o agente transesterificante e o
catalisador é mais eficaz.
• Neste processo, obtém-se um subproduto nobre e de alto valor agregado: a glicerina ou
glicerol. Purificada, alcança valor de mercado superior ao biodiesel em vista de aplicações nos
setores farmacêutico e químico.
• Para sua utilização, o biodiesel deve ser de alta pureza, não contendo traços de glicerina, água,
catalisador residual ou álcool excedente, devendo passar pelas etapas de purificação
necessárias.
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A REAÇÃO DE TRANSESTERIFICAÇÃO
A REAÇÃO DE TRANSESTERIFICAÇÃO
• A reação de transesterificação é de caráter reversível, sendo necessário um excesso de álcool
na reação (1:6 molar) para aumentar o rendimentode alquil ésteres e permitir a formação de
uma fase separada de glicerol.
• O álcool mais utilizado na obtenção do biodiesel é o metanol, que promove melhores
rendimentos. Considerando que o Brasil é um dos maiores produtores de álcool etílico
(etanol) no mundo, há um estímulo para a substituição do metanol pelo etanol, gerando um
combustível agrícola totalmente independente do petróleo.
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A REAÇÃO DE TRANSESTERIFICAÇÃO
• A utilização de álcool anidro é uma forma de diminuir a formação de sabões, uma vez que a
água é um dos agentes causadores de reações paralelas de saponificação, consumindo o
catalisador e reduzindo a eficiência da reação de transesterificação.
• O catalisador mais utilizado é o hidróxido de sódio (NaOH), amplamente conhecido como soda
cáustica. Também pode ser utilizado o hidróxido de potássio (KOH). É indicado usar cerca de
0,5% em relação ao peso do óleo. Catalisadores básicos, como os citados acima, aceleram a
reação em torno de 4 mil vezes a mais que catalisadores ácidos, como o ácido clorídrico (HCl),
além de serem mais viáveis economicamente.
A REAÇÃO DE TRANSESTERIFICAÇÃO
• No entanto, a utilização de catalisadores básicos promove um maior nível de saponificação no
processo, pois o catalisador reage com os ácidos graxos livres do óleo, formando sabão. A cada
1% em peso de soda cáustica usada como catalisador, cerca de 7% em peso de sabão serão
originados.
• Para que o processo de transesterificação seja satisfatório, os óleos vegetais devem conter no
máximo 3% de ácido graxo livre. O teor de acidez mede a quantidade de ácido graxo livre e
pode ser determinado através de titulação básica, utilizando fenolftaleína como indicador.
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O PROCESSO
• A reação de transesterificação deve ser conduzida em um reator com agitação. Uma agitação 
muito enérgica pode provocar a formação de sabão, resultando em uma emulsão de difícil 
separação. A temperatura do processo pode ser ambiente ou até 70 ºC, para que não haja 
desprendimento do álcool por evaporação. Quanto maior a temperatura, menor é o tempo de 
reação. Temperaturas fixadas em 45º apresentam bons rendimentos para o processo.
Uma mistura entre o álcool e o catalisador deve ser preparada e adicionada ao óleo 
previamente aquecido (para sistemas que empregam aquecimento). O tempo reacional varia 
de acordo com a matéria-prima, álcool e catalisador utilizados, mas a reação é considerada 
completa quando há um retorno à coloração original após o escurecimento da mistura.
O PROCESSO
• A decantação da mistura deve ser feita para que ocorra a separação dos produtos obtidos. A
fase superior corresponde ao produto principal, o biodiesel. Já na fase inferior, encontram-se
glicerina (subproduto da reação), resíduo de catalisador, excesso de álcool que não reagiu,
água, sabão formado durante a reação e alguns traços de ésteres e glicerídeos.
• O biodiesel obtido deve ser purificado para remoção de resíduo de catalisador. Uma
alternativa é a lavagem com água quente para a remoção de impurezas. Quando o catalisador
utilizado é básico, a lavagem com água acidificada (0,5% HCl) neutraliza o catalisador. A fase
aquosa pode ser separada dos ésteres por decantação e posterior aquecimento para secagem e
remoção da umidade. A figura a seguir esquematiza o processo de produção através da reação
de transesterificação.
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FLUXOGRAMA DO 
PROCESSO
ATIVIDADE
• Usando a descrição do processo de transesterificação, desenhe um fluxograma com as 
informações relevantes.
• Siga o exemplo:
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Preparação do óleo
Max 3% de 
ác graxos
Mistura
MetanolNaOH
Aquecimento
Aquecimento
Transesterificação
Max 70ºC
6 mols de metanol
1 mol de óleo
Agitação “suave”
Separação fases
Fase 
Leve
Fase 
Pesada
ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS
• A portaria ANP 255, de 15 de setembro de 2003, revogada pela
resolução ANP 42, de 24 de novembro de 2004 e, posteriormente,
revogada pela resolução ANP 7 de 19 de março de 2008, estabelece
as especificações do biodiesel puro a ser adicionado ao óleo
automotivo, apresentadas na tabela a seguir:
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ALGUNS RESÍDUOS GERADOS
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