Aula 1 1 Tipos e as gerações de biocombustíveis

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BIOCOMBUSTÍVEIS
Aula 1.1 – Definição, tipos e gerações dos Biocombustíveis
Prof.: Guilherme Soares Lopes
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COMBUSTÍVEIS ORIUNDOS DE FONTES RENOVÁVEIS DE ENERGIA
Os parágrafos XXX e XXV da mesma lei definem, respectivamente, os biocombustíveis etanol e biodiesel.
A Seção 2, parágrafo XXIV da Lei federal número 9478 define biocombustível como “substância derivada de biomassa renovável, tal como biodiesel, etanol e outras substâncias estabelecidas em regulamento da ANP, que pode ser empregada diretamente ou mediante alterações em motores a combustão interna ou para outro tipo de geração de energia, podendo substituir parcial ou totalmente combustíveis de origem fóssil”.
Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC)
Qualquer combustível líquido, gasoso ou sólido, produzido a partir de matéria orgânica animal ou vegetal, como, por exemplo, o óleo de soja, o álcool da fermentação do açúcar, o licor negro como combustível proveniente do processo de fabricação do papel, da madeira, entre outros.
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Todo combustível sólido, líquido, gasoso de origem biológica renovável, não fóssil. 
Todo material orgânico gera energia, mas o biocombustível é fabricado em escala comercial a partir de produtos agrícolas:
Conceito
Cana-de-açúcar
Mamona
Soja
Girassol
Dendê 
Biomassa florestal 
Resíduo orgânico
BIOCOMBUSTÍVEIS
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Tipos de Biocombustíveis
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INTRODUÇÃO
Biodiesel
Bioetanol
Biogás
Biomassa
Biometanol
Bioéter dimetílico
Bio-ETBE
Bio-MTBE
Biohidrogênio
Existem vários tipos de biocombustíveis
BIOCOMBUSTÍVEIS
O Biodiesel é um éster de ácido graxo renovável e biodegradável, produzido pela transesterificação de óleos ou gorduras (animais ou vegetais) com álcool e catalisador.
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Reação de Transesterificação
Os triacilglicérois de origem animal (óleo vegetal), reagem com o metanol, na presença de um catalisador, produzindo glicerol (subproduto) e o éster metílico de ácido graxo (biodiesel, conhecido pelo acrônico em inglês FAME - fatty acid methyl ester). A reação de transesterificação pode ser catalisada por ácido ou base.
MATÉRIAS PRIMAS??
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MATÉRIAS PRIMAS??
	Substrato
	Óleo de Soja
	Óleo de Girassol
	Óleo de Canola
	Óleo de Milho
	Óleo de Arroz
	Óleo de Nabo Forrageiro
	Óleo de Amendoim
	Óleo de Palma (dendê)
	Óleo de Pinhão Manso
	Óleo de Algodão
	Óleo de Mamona
	Substrato
	Óleo de Buriti
	Óleo de Babaçu
	Óleo de Castanha
	Óleo de Fritura
	Sebo Bovino
	Banha de Porco
	Gordura de Galinha
	Óleo de Peixe
	Ácido Graxo
	Resíduos Industriais
	Escuma de Esgoto
BIODIESEL
Os biocombustíveis contribuem para a redução do aquecimento global e possibilitam geração de emprego e renda, principalmente no campo, com a utilização da agricultura familiar para a produção de matérias-primas. A produção de biocombustíveis também permitirá maior autonomia no suprimento de óleo diesel e menos dependência do mercado externo, reduzindo o volume de importações, o que contribui para melhorar o resultado da balança comercial brasileira. 
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▶ Importância Estratégica no Brasil : 
A produção do biodiesel pode cooperar com o desenvolvimento econômico de diversas regiões do Brasil, uma vez que é possível explorar a melhor alternativa de matéria-prima, no caso fontes de óleos vegetais tais como óleo de amendoim, soja, mamona, dendê, girassol, algodão etc., dependendo da região.
 O consumo do biodiesel e de suas misturas BX podem ajudar um país a diminuir sua dependência do petróleo (a chamada "petrodependência"), contribuir para a redução da poluição atmosférica, uma vez que o biodiesel não contém enxofre em sua composição.
Além de gerar alternativas de empregos em áreas geográficas menos propícias para outras atividades econômicas, promovendo assim, a inclusão social.
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O Programa Biodiesel é um projeto do governo brasileiro que tem como missão, promover a curto prazo, a fusão dos recursos renováveis (combustível vegetal) com os esgotáveis (petróleo), subentendendo-se que somente as refinarias autorizadas pela Agência Nacional do Petróleo (ANP) do Brasil poderão proceder a mistura dos esgotáveis com os renováveis e a consequente comercialização através de conveniados.
Foi antecipada em três anos a mistura de 5% de biodiesel ao óleo diesel no Brasil. O chamado B5, que entraria em vigor apenas em 2013, passou a ser instituído em janeiro de 2010.
Programa Nacional de Produção e uso de Biodiesel
▶ Importância Estratégica no Brasil : 
A produção do biodiesel pode cooperar com o desenvolvimento econômico de diversas regiões do Brasil, uma vez que é possível explorar a melhor alternativa de matéria-prima, no caso fontes de óleos vegetais tais como óleo de amendoim, soja, mamona, dendê, girassol, algodão etc., dependendo da região.
 O consumo do biodiesel e de suas misturas BX podem ajudar um país a diminuir sua dependência do petróleo (a chamada "petrodependência"), contribuir para a redução da poluição atmosférica, uma vez que o biodiesel não contém enxofre em sua composição.
Além de gerar alternativas de empregos em áreas geográficas menos propícias para outras atividades econômicas, promovendo assim, a inclusão social.
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ÓLEO VEGETAL
A gordura vegetal, conhecida como óleo, é extraída de plantas e composta principalmente por triglicerídeos. Embora outras partes da planta possam teoricamente ser usadas para obter o óleo, na prática, ele é quase sempre extraído das sementes. Esse processo pode ser realizado por métodos químicos ou físicos.
▶ Definição e Produção
Como combustível veicular do tipo diesel, o óleo vegetal necessita ser aquecido para obter uma menor viscosidade.
▶ Uso
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Biocombustível produzido, geralmente, a partir da cana-de-açúcar, mandioca, milho ou beterraba.
Cujo processo consiste na fermentação alcoólica, realizada por microrganismos, em uma solução de açúcares extraídos desses vegetais.
Também pode ser chamado de álcool combustível, álcool carburante ou etanol.
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A partir da crise do petróleo, na década de 1970, o Governo brasileiro, numa atitude isolada internacionalmente, criou o programa Pró-Álcool, e o etanol novamente recebeu as atenções como biocombustível de extrema utilidade.
Enquanto o governo promovia estudos econômicos para a sua produção em grande escala, oferecendo tecnologia e até mesmo subsídios às usinas produtoras de açúcar e álcool, as indústrias automobilísticas instaladas no Brasil na época - Volkswagen, Fiat, Ford e General Motors - adaptavam seus motores para receber o álcool combustível.
▶ Histórico
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O primeiro carro a álcool lançado foi o Fiat 147 em 1978. Daí até 1986, o carro a álcool ganhou o gosto popular dos brasileiros , sendo que a quase totalidade dos veículos saídos das montadoras brasileiras naquele ano utilizava esse combustível.
▶ Histórico
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Final da década de 1980: O consumo de álcool começou a cair gradualmente.
Alta do preço do açúcar: Desestimulou a fabricação de álcool.
A produção de álcool sofreu com a redução progressiva dos incentivos, quase extinguindo o Pró-Álcool.
Motores a álcool apresentaram baixo desempenho, especialmente em climas frios.
Durante a década de 1990, com altas inesperadas no preço do petróleo, o álcool seria misturado à gasolina, numa taxa em torno de vinte por cento, como forma de amenizar o preço da gasolina ao consumidor.
▶ Histórico
Retirada de subsídios: A produção de álcool sofreu com a redução progressiva dos incentivos, quase extinguindo o Pró-Álcool.
Problemas técnicos: Motores a álcool apresentaram baixo desempenho, especialmente em climas frios.
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No início do século XXI, na certeza de escassez e de crescente elevação no preço dos combustíveis fósseis, priorizam-se novamente os investimentos na produção de etanol por um lado e, por outro, um amplo investimento na pesquisa e criação de novos biocombustíveis.
Diante de uma situação nacional antiga e inconstante, justamentecausada pelas altas e baixas do petróleo, as grandes montadoras brasileiras aprofundaram-se em pesquisas e, dessa forma, lançaram uma tecnologia revolucionária: os carros dotados de motor bicombustível, fabricados tanto para o uso de gasolina quanto de álcool.
▶ O renascimento da “Fênix”
Retirada de subsídios: A produção de álcool sofreu com a redução progressiva dos incentivos, quase extinguindo o Pró-Álcool.
Problemas técnicos: Motores a álcool apresentaram baixo desempenho, especialmente em climas frios.
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Julho de 2009: Mais de 8 milhões de veículos no Brasil, entre automóveis e comerciais leves, podiam rodar com 100% de etanol ou qualquer combinação de etanol e gasolina, sendo conhecidos popularmente como carros “flex”.
▶ O renascimento da “Fênix”
Retirada de subsídios: A produção de álcool sofreu com a redução progressiva dos incentivos, quase extinguindo o Pró-Álcool.
Problemas técnicos: Motores a álcool apresentaram baixo desempenho, especialmente em climas frios.
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O Brasil	é o segundo maior produtor e exportador de etanol do mundo;
O líder internacional em matéria de biocombustíveis;
Primeira economia em ter atingido um uso sustentável dos biocombustíveis;
Atualmente, o Brasil e os Estados Unidos continuam liderando a produção mundial de etanol, respondendo juntos por aproximadamente 85% da produção global em 2023;
Em 2023 a produção brasileira foi de 35,6 bilhões de litros . Desse total, 14,29 bilhões de litros são de etanol anidro e 21,32 bilhões de litros de etanol hidratado (CONAB,2024).
▶ Bioetanol no mercado brasileiro e internacional
Os EUA são o maior produtor de biocombustíveis do mundo, liderando a produção de etanol (a partir do milho) com 57,5 bilhões de litros, assim como de biodiesel, com 14,5 bilhões de litros. 
O Brasil é o segundo maior produtor de etanol (a partir da cana-de-açúcar), com 35,6 bilhões de litros, e o terceiro maior de biodiesel, perdendo a medalha de prata para a Indonésia.
No entanto, nas últimas safras, o milho também tem sido cada vez mais utilizado para produzir etanol.
De acordo com o Ministério do Meio Ambiente (MMA), os biocombustíveis são fontes de energia limpa, o que ajuda a diminuir o lançamento de gases tóxicos na atmosfera terrestre. Brasil e Estados Unidos são os maiores produtores mundiais do produto.
A oferta dos biocombustíveis está posicionada para crescer 30% mais rápido até 2028, em comparação aos últimos cinco anos, e o Brasil sozinho deve ser responsável por 40% dessa expansão. As estimativas são da Agência Internacional de Energia (AIE), em novo relatório publicado hoje. 
“Políticas mais fortes são o principal motor deste crescimento, à medida que os governos aumentam os esforços para fornecer energia de modo acessível, seguro e com baixas emissões”, afirma o ‘Renováveis 2023’.
Empresas como Be8 e Acelen estão fazendo investimentos bilionários para produzir combustíveis renováveis de nova geração, como o diesel verde e querosenes de aviação sustentáveis, ou SAF.
A Raízen foi a primeira produtora de etanol do mundo a receber a certificação internacional para produzir SAF, em agosto passado.
Os volumes de produção ainda são baixos, mas os diversos tipos desses novos combustíveis devem ser responsáveis por dois terços da redução das emissões de gases de efeito estufa dos aviões até 2050.
No curto prazo, a maioria esmagadora do biocombustível produzido no mundo, cerca de 90%, ainda deve ser destinado às rodovias.
Já consolidado no mercado de etanol da cana-de-açúcar, o Brasil deve vivenciar o aumento de sua posição no combustível feito a partir do milho, com a maior produção do cereal atraindo investidores. 
A União Nacional do Etanol de Milho (Unem) prevê o aumento de 6 bilhões de litros na produção do combustível na safra 2023/24, 36,7% acima da safra anterior. No período, foram investidos entre R$ 15 bilhões e R$ 20 bi em toda a cadeia do etanol de milho, estima a entidade. 
O crescimento de renováveis
O Brasil também se destacou no relatório por ter renovado, em 2023, seu recorde anual de capacidade instalada de renováveis, ao lado dos Estados Unidos e Europa. O país deve liderar o setor na América Latina até 2028, sendo responsável por 108 GW dos 165 GW adicionais esperados na região, projeta a AIE. 
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BIOGÁS
Biogás é um tipo de mistura gasosa de dióxido de carbono e metano produzida naturalmente em meio anaeróbico pela ação de bactérias em matérias orgânicas, que são fermentadas dentro de determinados limites de temperatura, teor de umidade e acidez.
O metano, principal componente do biogás, não tem cheiro, cor ou sabor, mas os outros gases presentes conferem-lhe um ligeiro odor desagradável.
BIOGÁS
BIOGÁS
O biogás pode ser usado como combustível em substituição do gás natural ou do gás liquefeito de Petróleo (GLP), ambos extraídos de reservas minerais.
Aplicação em Residências Rurais: Em residências rurais próximas ao local de produção, o biogás pode ser usado para cozinhar, economizando outras fontes de energia, como lenha e GLP.
▶ Usos e aplicações
BIOGÁS
Pode também ser utilizado na produção rural como, por exemplo, no aquecimento de instalações para animais muito sensíveis ao frio ou no aquecimento de estufas de produção vegetal.
 Pode ser usado também na geração de energia elétrica, através de geradores elétricos acoplados a motores de explosão adaptados ao consumo de gás.
▶ Usos e aplicações
BIOGÁS
 efluente do biodigestor, conhecido como biofertilizante, é rico em propriedades fertilizantes. Além de água, ele contém nitrogênio, fósforo e potássio em quantidades e formas que podem ser usadas diretamente na adubação por fertirrigação.
▶ Usos e aplicações
 O biofertilizante possui entre 90 a 95 % de água (isto é, 5 a 10% de fração seca do líquido). Nessa base seca, o teor de nitrogênio - dependendo do material que lhe deu origem - fica entre 1,5 a 4% de nitrogênio (N), 1 a 5% de fosfato (P2O5) e 0,5 a 3% de potássio (K20).
O efluente (o líquido que sai do biodigestor após o período de tempo necessário à digestão da matéria orgânica pelas bactérias) possui propriedades fertilizantes. Além de água, o líquido efluente, conhecido como biofertilizante, apresenta elementos químicos como nitrogênio, fósforo e potássio em quantidades e formas químicas tais que podem ser usados diretamente na adubação de espécies vegetais através de fertirrigação.
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BIOMASSA
Do ponto de vista da geração de energia, o termo biomassa abrange os derivados recentes de organismos vivos utilizados como combustíveis ou para a sua produção.
Do ponto de vista da ecologia, biomassa é a quantidade total de matéria viva existente num ecossistema ou numa população animal ou vegetal.
▶ Definição
Definição ligada à geração de energia: Aqui, biomassa se refere aos materiais que vêm de organismos vivos, como plantas e resíduos orgânicos, que podem ser usados para gerar energia. Por exemplo, restos de madeira ou de plantas podem ser queimados ou convertidos em biocombustíveis para produzir eletricidade ou calor.
Definição ecológica: Nesse contexto, biomassa é a quantidade total de matéria viva em um determinado ambiente, como uma floresta ou um lago. Essa definição inclui todas as plantas, animais e outros organismos que estão vivos naquele ecossistema.
Energia: Focando no uso de biomassa como fonte de energia. Ecologia: Focando na quantidade de matéria viva em um ecossistema.
A biomassa é um material constituido principalmente de substâncias de origem orgânica, ou seja, de animais e vegetais. A energia é obtida através da combustão da lenha, bagaço de cana-de-açúcar, resíduos florestais, resíduos agrícolas, casca de arroz, excrementos de animais, entre outras matérias orgânicas.
Essa fonte energética é renovável, pois a sua decomposição libera C02 na atmosfera, que, durante seu ciclo, é transformado em hidratos de carbono, através da fotossíntese realizada pelas plañías Nesse sentido, a utilização da biomassa, desde que controlada, não agride o meio ambiente,visto que a composição da atmosfera não é alterada de forma significativa.
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BIOMASSA
Madeira é a parte lenhosa, compacta e dura, que compõe o tronco e os ramos de alguns vegetais, conjunto de tábuas, barrotes e outros materiais extraídos de plantas arbóreas e usados em carpintaria, na construção e marcenaria.
Lenha é madeira usada para alimentar a combustão.
▶ Lenha
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BIOMASSA
Carvão vegetal é uma substância de cor negra obtida pela carbonização da madeira ou lenha. É muito utilizado como combustível para aquecedores, lareiras, churrasqueiras e fogões a lenha.
▶ Carvão vegetal
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BIOMASSA
O briquete é uma lenha ecológica (reciclada) que é resultado do processo de secagem e prensagem de serragem ou pó dos mais diversos tipos de madeira substituindo com inúmeras vantagens a lenha convencional na sua totalidade, sem a necessidade de qualquer modificação no equipamento, (fornos, caldeiras, etc).
▶ Briquete
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BIOMETANOL
O metanol, também conhecido como álcool metílico, ou ainda o álcool da madeira é um composto químico com fórmula química CH3OH. Líquido, inflamável, possui chama invisível, fundindo-se a cerca de -98 °C.
▶ Definição
Pode ser preparado pela destilação seca de madeiras, seu processo mais antigo de obtenção, e de onde, durante muito tempo, foi obtido exclusivamente.
Atualmente é obtido pela reação do gás de síntese (produzido a partir de origens fósseis, como o gás natural), uma mistura de H2 com CO passando sobre um catalisador metálico a altas temperaturas e pressões.
▶ Produção
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COMBUSTÍVEIS A BASE DE ÉTER
▶ Bioéter dimetílico
Éter dimetílico produzido a partir de biomassa para utilização como biocombustível.
▶ Bio-ETBE (bioéter etil-terc-butílico)
ETBE produzido a partir do bioetanol, sendo a porcentagem em volume de bio-ETBE considerada como biocombustível igual a 47%.
▶ Bio-MTBE (bioéter metil-terc-butílico)
Combustível produzido com base no biometanol, sendo a porcentagem em volume de bio-MTBE considerada como biocombustível de 36%.
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BIO-ÓLEO
Bio-óleo é um líquido negro obtido por meio do processo de pirólise, no qual a biomassa é submetida a altas temperaturas em um ambiente isolado com pouco ou nenhum oxigênio. É utilizado principalmente como combustível para aquecimento e a geração de energia elétrica.
▶ Definição e Produção
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BIOMASS-TO-LIQUIDS
▶ Definição
Combustível de composição química semelhante aos combustíveis fósseis de hidrocarbonetos, como, a gasolina, o querosene ou o diesel, sintetizado industrialmente do Gás Natural ou biomassa.
▶ Produção
Primeiro é realizado um processo de gasificação, cujo produto posteriormente é submetido ao processo de Fischer-Tropsch. Pode ser empregado na composição de lubrificantes e combustíveis líquidos para utilização em motores do ciclo diesel.
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GERAÇÕES DOS BIOCOMBUSTÍVEIS
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GERAÇÃO 0
▶ Definição
Caracteriza-se pela baixa ou nenhuma tecnologia para produção e principalmente por matéria-prima de fonte extrativa.
▶ Exemplos
 Lenha
Carvão vegetal de lenha extrativa
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1ª GERAÇÃO
▶ Definição
Caracteriza-se pelos biocombustíveis produzidos principalmente de matérias-primas cultivadas e pela baixa complexidade tecnológica para a sua produção.
Tecnologia predominante na matriz energética no presente.
▶ Exemplos
Bioetanol (milho, cana-de-açúcar, beterraba e trigo)
Biodiesel (soja, girassol e colza)
Óleo vegetal
Biogás ???
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2ª GERAÇÃO
▶ Definição
Caracteriza-se pelos biocombustíveis produzidos a partir de recursos não destinados à alimentação, e alta complexidade tecnológica para sua obtenção.
Não gera disputa por solos com áreas de plantio de alimentos.
Tecnologia em desenvolvimento industrial no mundo.
▶ Exemplos
Bioetanol (hidrólise da lignocelulose de resíduos da cana-de-açúcar ou outros materiais celulares)
Biodiesel (óleo residual de fritura, gordura animal, gordura de efluentes urbanos e/ou industrial)
Biogás ???
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3ª GERAÇÃO
▶ Definição
Caracteriza-se pela alta velocidade de produção, alto teor de óleo e carboidratos, adaptação, adaptação a um espectro amplo de temperatura e acidez do meio, capacidade de fixar nitrogênio da atmosfera, e maior eficiência fotossintética.
▶ Exemplos
Biodiesel de microalgas oleaginosas
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