Biodiesel - trabalho apresentado

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UNIVERSIDADE CASTELO BRANCO
LEONARDO CARDOZO DA SILVA JUNIOR
LUCAS CARDOZO DA SILVA
BIODIESEL NO BRASIL: 
A FONTE RENOVÁVEL DO DIESEL MINERAL
Rio de Janeiro
2016�
SUMÁRIO
11	INTRODUÇÃO	�
12	DESENVOLVIMENTO	�
12.1	HISTÓRICO DO BIODIESEL	�
42.2	USO DO BIODIESEL	�
52.3	CARACTERÍSTICAS DE UM BIODIESEL	�
52.3.1	PROPRIEDADES FÍSICAS	�
62.3.2	PROPRIEDADES QUÍMICAS	�
72.4	MATÉRIAS PRIMAS PARA A PRODUÇÃO DE BIODIESEL	�
82.4.1	ÓLEOS VEGETAIS	�
92.4.2	GORDURAS DE ANIMAIS	�
92.4.3	ÓLEOS E GORDURAS RESIDUAIS	�
102.5	PROCESSOS DE OBTENÇÃO DE BIODIESEL	�
113	VANTAGENS	�
124	DESVANTAGENS	�
125	CONCLUSÃO	�
14REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	�
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ÍNDICE DE FIGURAS
2FIGURA 1: MOTOR MOVIDO A ÓLEO DE AMENDOIM	�
8FIGURAS 2: PRODUÇÃO DE OLEAGINOSAS NO BRASIL	�
11FIGURA 3: ESQUEMA DE PRODUÇÃO DE BIODIESEL PELO PROCESSO DE TRANSESTERIFICAÇÃO.	�
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Introdução
Atualmente, estão ocorrendo diversas mudanças no âmbito de fontes energéticas, pois a situação da crise do petróleo nas últimas décadas do século passado, o aumento de consumo de combustíveis fosseis e a preocupação ambiental, estão nos obrigando a cada dia mais, a criar uma nova forma de produção de fontes energéticas e que seja renovável e tenha uma menor taxa de emissão de poluentes. O centro das atenções são fontes renováveis que possam substituir os combustíveis fosseis aplicados aos meios de transporte, quanto à geração de eletricidade.
Segundo o engenheiro agrônomo e a bióloga da Embrapa¹, uma alternativa possível ao combustível fóssil é o uso de óleos de origem vegetal, os quais podem ser denominados de “biodiesel”. Quimicamente, os óleos e gorduras animais e vegetais consistem de moléculas de triacilglicerídeos, as quais são constituídas de três ácidos graxos de cadeia longa ligados na forma de ésteres a uma molécula de glicerol. Esses ácidos graxos variam na extensão da cadeia carbônica, no número, orientação e posição das ligações duplas.
O biodiesel é derivado de fontes renováveis, ou seja, é um combustível biodegradável. 
Uma das vantagens é não ser poluente e pode ser utilizado tanto parcialmente (mistura BX, onde X é o percentual de biodiesel), como também substituir totalmente o diesel derivado do petróleo, sem a necessidade de adaptação dos motores.
As pesquisas mostraram que o biodiesel trará grandes melhorias, tanto no aspecto econômico e político quanto social, para o Brasil, e os primeiros estudos para a utilização e uso comercial em âmbito nacional já foram feitos, mas os meios legais, técnicos e econômicos para seu uso impostos pelo governo sejam atingidos, ainda precisam de grandes discussões. 
Desenvolvimento
Histórico do Biodiesel
	A utilização de óleos vegetais como combustível é popular desde os primórdios do motor a diesel. No ano de 1900, em uma exposição na capital da França, Paris, Rudolf Diesel mostrou ao público um motor (que leva seu nome até hoje) funcionando com óleo de amendoim. E o motivo para esta utilizando óleo de amendoim foi um pedido do governo francês que, naquele tempo, possuía várias colônias que produziam esse óleo.
(Fonte: www.consciencia.net)
Figura 1: Motor movido a óleo de amendoim
	Além de afirmar que esse tipo de motor traria independência na importação de combustível líquido nas regiões tropicais, Rudolf Diesel acreditava que, em poucos anos, os óleos vegetais teriam a mesma importância dos óleos minerais (KNOTHE et al., 2006). Diesel teria conduzido outros experimentos em São Petersburgo, com locomotivas movidas a óleo de mamona e a óleos animais. Em ambos os casos, os resultados foram muito satisfatórios e os motores apresentaram bons desempenhos (SEBRAE, 2007).
Na primeira metade do século XX vários países europeus, principalmente Alemanha e Grã-Bretanha, se empenharam para que suas colônias obtivessem maior independência energética ao utilizarem óleos vegetais como combustível. Posteriormente, durante a Segunda Guerra Mundial, os óleos vegetais foram usados como combustíveis emergenciais, atingindo, assim, posições estratégicas. Por exemplo, o Brasil proibiu a exportação de óleo de algodão de modo a tentar suprir a demanda interna de óleo diesel, que era importada. Outros países como a Estados Unidos, China, Argentina e Índia também exploraram o potencial dos óleos vegetais como combustíveis nesse período (KNOTHE et al., 2006).
Desde o período da década de 20, têm-se a ciência sobre a grande adversidade de oleaginosas existentes no Brasil, entretanto o custo de produção para fins de combustível o tornava antieconômico. 
Logo após a Segunda Guerra, os combustíveis derivados do petróleo voltaram a ser mais baratos e abundantes no mercado, o tornando a principal fonte de energia da sociedade contemporânea. E, por conseguinte, o diesel de petróleo se constituiu o principal combustível a ser utilizado em motores diesel.
A crise do petróleo de 1973 (a Guerra de Yom Kippur e a redução da produção do ouro negro dos países do Oriente médio causou aumento dos preços em mais de 300%²) e de 1979 (com a revolução Islâmica e paralisação da produção de combustíveis fosseis no Irã) mostrou ao mundo que os recursos, esses explorados, não são garantidos e depende do contexto político nos países produtores membros da Organização dos Países Exploradores de Petróleo (OPEP).
O impacto dessa crise foi atingido por todo o mundo, e no Brasil, a dívida externa se elevou em mais de 40%, afetando outros meios de ampliar a conservação ou economia de energia e na busca de fontes alternativas. 
O Brasil, em resposta a crise de 1973, o Governo Federal criou o “Programa Nacional do Álcool” (PROALCOOL), um projeto amplo em âmbito nacional de apoio aos combustíveis renováveis.
Sendo o objetivo do PROALCOOL era produção de etanol a base de cana de açúcar para misturar na gasolina ou uso exclusivo (E100) em motores leves. 
Com o PROALCOOL, o Brasil deixou de importar grandes quantidades de gasolina e favoreceu a economia doméstica com a produção de um combustível renovável, e se tornou se o mais importante programa de biomassa do mundo e país referência no uso de etanol como bicombustível (MOREIRA; GOLDEMBERG, 1999).
	Além disso, o governo brasileiro se viu necessário de criar um programa para substituição do diesel, o então chamado PRO-ÓLEO. Era se esperado uma queda de 30% na utilização do diesel, todavia, ocorreu uma desvalorização do barril de petróleo que acompanhou os meados da década de 80, o PRO-ÓLEO então foi abandonado (POUSA; SANTOS; SUAREZ, 2007).
	A produção de biodiesel no país foi retomada nos últimos anos. A Lei Nº 11.097 de 13 de janeiro de 2005 dispõe sobre a introdução do biodiesel na matriz energética brasileira e a criação do Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel (PNPB), dos quais são metas a garantir suporte o incentivo à produção de biodiesel e desenvolvimento de regiões carentes.
	A maior dificuldade para a comercialização do biodiesel é o alto custo da matéria prima associado ao preço dos óleos vegetais. Os óleos e gorduras residuais são uma boa opção para a produção do mesmo, em razão de apresentar menor valor que os óleos vegetais tradicionalmente utilizados.
	Várias cooperativas estão sendo criadas em diversos municípios brasileiros no quesito de se realizar a coleta de óleo residual para fabricação de biodiesel.
Uso do Biodiesel
	É empregado em grande destaque nas áreas de transporte e de geração de energia térmica e elétrica. E ao ser submetido ao funcionamento de motores térmicos, o biodiesel apresenta um comportamento aceitável e é apurado como um excelente substituto do diesel convencional. Aliás, o ato de o biodiesel ser miscível ao diesel fóssil acarretou de vários países a testar misturas binárias/petrodiesel, formando o “eco diesel” (PARENTE 2003).
	É de grande relevância lembrar que tais misturas não se definem como sendo estritamente biodiesel, obtêm-se uma denominaçãode acordo com seu respectivo percentual de biodiesel. Portanto, para uma mistura de 2% de biodiesel em diesel de petróleo, a denominação é B2; para mistura de 25%, B25, e assim por diante (BIOCOMBUSTÍVEIS 2007).
	Países como Alemanha, França e Itália já possuem programas bem amplos para a produção e uso de biodiesel. O nosso país há uma grande experiência no ramo de bicombustíveis (exemplo PROALCOOL), e tem apoio da empresa Petrobras visando contribuir para o êxito do Programa Federal de Biodiesel aprovado em 2004 que autoriza, desde 2005, a comercialização de biodiesel em mistura ao diesel fóssil. Em 2008, o percentual de biodiesel obrigatório era de 2% ao diesel convencional. Em 2009, passou para 3%, sendo que o aumento deste percentual para 5%, que era previsto para 2013, porem foi antecipado pelo governo federal e já disponível no mercado nacional.
Características de um biodiesel
Basicamente o biodiesel de acordo com a Lei Nº 11.097 datada de 13 de janeiro de 2005 é definido como sendo: “biocombustível derivado de biomassa renovável para uso em motores a combustão interna com ignição por compressão ou, conforme regulamentos para geração de outro tipo de energia, que possam substituir parcial ou totalmente combustíveis de origem fóssil”. Quimicamente é formado por uma mistura de ésteres lineares de ácidos graxos, obtidos a partir de óleos vegetais, por intermédio de uma reação intitulada de transesterificação, na qual o metanol (ou etanol) é o coadjuvante do processo. 
Como produto, pode-se dizer que o biodiesel tem as seguintes características: é virtualmente livre de enxofre e aromáticos; tem alto número de cetano; possui de oxigênio em torno de 11%; maior viscosidade e ponto de fulgor que o diesel convencional, atinge mercado específico, diretamente associado às atividades agrícolas (FANGRUI; HANNA, 1999; MONYEM et al. 2000).
O preço de mercado relativamente superior ao diesel comercial; e, no caso do biodiesel de óleo de fritura, caracteriza-se por um grande apelo ambiental.
	O fator custo, se o processo de aproveitamento do principal subproduto (glicerina) e a recuperação do catalisador fosse otimizada, com incentivos fiscais por parte do governo brasileiro, a produção de biodiesel poderá ser obtida com custos mais competitivos em relação ao óleo diesel vendido nas bombas dos postos de abastecimento. Em contrapartida, o biodiesel necessita de algumas características técnicas que podem ser consideradas imprescindíveis. A reação de transesterificação deve ser completa, o que acarreta na ausência total de ácidos graxos remanescentes e esse combustível liquido deve ser de alta pureza, não conter nenhum traço de glicerina livre, e de catalisador residual, ou de álcool excedente da reação.
Propriedades físicas
As principais propriedades físicas que se destacam são:
Viscosidade e Densidade: Essas propriedades exercem grande ação na circulação e injeção de combustível. De uma maneira, seja qual for sua origem, se equipara a do óleo diesel mineral, ou seja, não há necessidade de qualquer adaptação ou regulagem no sistema de injeção dos motores.
Lubricidade: É uma unidade de medição de lubrificação, onde se destaca a viscosidade e a tensão superficial. O óleo diesel, além de ter característica de ser combustível, tem a função de ser um lubrificante, uma vez que o funcionamento da bomba necessita de lubrificação, também as peças do motor em movimento.
Ponto de névoa e fluidez: O ponto de névoa é a temperatura em que o líquido, por refrigeração, começa a ficar turvo, e o ponto de fluidez é a temperatura em que o líquido não mais escoa livremente. Ambos diversificam de acordo com matéria prima utilizada.
Ponto de Fulgor: É a temperatura em que um líquido se torna inflamável em presença de uma chama ou faísca. Resumidamente, o ponto de fulgor tem grande importância em relação à segurança nos transportes, manuseio e armazenamento. Essa propriedade física do biodiesel se isento de metanol ou etanol, tem seu ponto de fulgor superior à temperatura do ambiente, ou seja, não se inflama em condições normais por onde é transportado, manuseado e armazenado, sendo utilizado até em embarcações.
Poder Calorífico: O poder calorífico de um combustível indica a quantidade de energia desenvolvida pelo combustível por unidade de massa, quando ele é queimado. Essa característica física tem um ponto muito próximo do óleo diesel mineral. O percentual em favor do óleo diesel mineral está na ordem de somente 5%. Contudo, uma combustão mais completa, o biodiesel tem um consumo específico semelhante ao óleo diesel mineral.
Índice de cetano: O índice de cetanagem do biodiesel é 60 e o do óleo diesel mineral está entre 48 e 52. Por isso, o biodiesel é melhor, por ter um melhor aproveitamento do combustível no motor ciclo diesel, em relação ao óleo diesel mineral.
Propriedades químicas 
As principais propriedades químicas que se destacam são:
Teor de Enxofre: Como o biodiesel origina se de óleos vegetais e gorduras animais, os mesmos estão isentos de enxofre.
Teor de Óxidos Nítricos: Em comparação ao diesel convencional, o biodiesel apresenta um aumento nas emissões de NOx. Porém, foi explanado que o número de cetano influência nas emissões de NOx, portanto quando for maior o número de cetano, menor será a emissão.
Poder de Solvência: Por sua composição química ser uma mistura de ésteres de ácidos carboxílicos, tem a propriedade solúvel de um grande grupo de substâncias orgânicas, o que inclui as resinas das tintas. É de grande importância tomar medidas de precaução no seu manuseio para se evitar danos à pintura dos veículos, como por exemplo, no bocal de abastecimento.
Biodegradabilidade e Toxicidade: O biodiesel apresenta uma configuração vantajosa no que se diz respeito a sua biodegradabilidade, pois sua estrutura molecular é susceptível ao ataque enzimático que utilizará o biodiesel como substrato para crescimento (SILVA et al., 2005). O biodiesel é mais facilmente degradado do que os derivados de petróleo, que possuem geralmente em sua composição compostos recalcitrantes. O biodiesel consiste de cadeias de hidrocarbonetos na forma de éster com dois átomos de oxigênio ligados a dois radicais orgânicos que o faz ser biologicamente ativo (ZHANG, 1998). Em relação à toxicidade, o biodiesel mostrou ser menos tóxico do que o óleo diesel mineral.
Matérias primas para a produção de biodiesel
	
O biodiesel pode ser derivado de óleos vegetais, gorduras animais, óleo e gorduras residuais.
Óleos Vegetais
Figuras 2: Produção de oleaginosas no Brasil
Óleos vegetais de categoria de óleos fixos ou triglicerídeos pode ser base para a produção de biodiesel. Exemplos dos óleos das seguintes espécies vegetais: grão de amendoim, polpa de dendê, amêndoa do coco de dendê, amêndoa do coco da praia, caroço de algodão, amêndoa do coco do babaçu, semente de girassol, baga de mamona, semente de colza (canola), semente de maracujá, polpa de abacate, caroço de oiticica (árvore da família das rosáceas, nativa do semiárido nordestino), semente de linhaça, semente de tomate, entre outros muitos sendo sementes, amêndoas ou polpa.
	Os óleos essenciais, que formam a outra família de óleos vegetais, não sendo como forma de matéria prima para a produção de biodiesel. São voláteis, e tem em sua composição terpenos (hidrocarbonetos que ocorrem em plantas e animais como múltiplos de uma unidade estrutural básica), terpanos (composto químico em óleos e em extratos de rochas), fenóis, e outras substâncias. Um fato a ser ressaltado que uma gama desses óleos essenciais pode ser empregada, in natura ao motor diesel, em mistura ao óleo diesel mineral e/ou com biodiesel. Óleo de pinho, o óleo da casca da laranja, o óleo de andiroba, o óleo de marmeleiro, o óleo da casca da castanha de caju e outras matérias como também as madeiras, as folhas e as cascas de vegetais, com a finalidade de lubrificação de suas fibras, formam esses exemplos de óleos essenciais.Gorduras de Animais
Os óleos e gorduras de animais possuem estruturas químicas semelhantes às dos óleos vegetais, sendo moléculas triglicerídicas de ácidos graxos. As diferenças estão nos tipos e distribuições dos ácidos graxos combinados com o glicerol (PARENTE 2003). 
Portanto, as gorduras de animais, pelas suas estruturas químicas semelhantes às dos óleos vegetais fixos, também podem ser transformadas em biodiesel (PARENTE 2003). 
Constituem-se exemplos de gorduras de animais, possíveis de serem transformados em biodiesel, o sebo bovino, os óleos de peixes, o óleo de mocotó, a banha de porco, entre outras matérias graxas de origem animal (PARENTE 2003).
Óleos e Gorduras Residuais
	Tantos os óleos e gorduras virgens são utilizados na produção de biodiesel, quantos os óleos e gorduras residuais, decorrentes de processamentos domésticos, comerciais e industriais.
	Segundo Parente (2003), as possíveis fontes dos óleos e gorduras residuais são:
• As lanchonetes e as cozinha industriais, comerciais e domésticas, onde são praticadas as frituras de alimentos;
• As indústrias nas quais processam frituras de produtos alimentícios, como amêndoas, tubérculos, salgadinhos e várias outras modalidades de petiscos;
• Os esgotos municipais onde a nata sobrenadante é rica em matéria graxa, que torna possível a extração de óleos e gorduras;
• Águas residuais de processos de certas indústrias alimentícias, como as indústrias de pescados, de couro, etc.
	
	Esses resíduos muitas das vezes são descartados de forma errônea em pias e vasos sanitários, indo parar no sistema de esgoto. Isso resulta se pela falta de informação, pois essas matérias representa um grande potencial de oferta, surpreendendo as mais otimistas expectativas.
	Um breve estudo primário da oferta de óleos residuais de frituras, capazes de ser coletados (produção > 100 kg/mês), obteve um resultado de oferta brasileira superior a 30.000 toneladas anuais.
	Também são surpreendentes os volumes ofertados de sebo de animais, especialmente de bovinos, nos países produtores de carnes e couros, como é o caso do Brasil. Tais matérias primas são ofertadas, em quantidades substantivas, pelos curtumes e pelos abatedouros de animais de médio e grande porte (PARENTE 2003).
Processos de obtenção de Biodiesel
Os quatros fundamentais formas de obtenção de biodiesel são:
• Escolha da matéria-prima;
• Seleção dos catalisadores;
• Escolha da rota alquílica;
• Forma de conduzir o processo.
Os óleos vegetais e as gorduras animais são basicamente compostos por triacilgliceróis (ou triglicerídeos), que são cadeias de ácidos graxos ligadas ao glicerol (ou glicerina). Na literatura, são conhecidos, pelo menos, 3 processos de produção (COSTA; OLIVEIRA, 2006; KNOTHE et al., 2006):
• Craqueamento: consiste na quebra da molécula do glicerol formando ésteres, que é realizada sob altas temperaturas (acima de 350ºC);
• Esterificação: é a reação de um ácido com um álcool para obtenção de um éster; o biodiesel será formado a partir da reação do álcool com os ácidos graxos livres;
• Transesterificação: consiste em um processo para redução da viscosidade dos triacilgliceróis, onde suas cadeias de ácidos graxos são separadas do glicerol quando misturados com um álcool.
Sendo esse último, a transesterificação, o mais utilizado na obtenção de biodiesel segue abaixo a ilustração do processo na presença de álcool e catalisador.
(Fonte: http://www.proteinasdesoja.com.br/Proc%20Biod.jpg)
Figura 3: Esquema de produção de biodiesel pelo processo de transesterificação.
Vantagens
	Sendo derivado de óleos vegetais e animais, o torna um combustível limpo, onde reduz a emissão de poluentes a atmosfera, e também não é nocivo e nem toxico.
Segundo Tatiana Maragno Crippa, o biodiesel reduz até 78% das emissões de dióxido de carbono, gás responsável pelo efeito estufa, de 11 a 53% de monóxido de carbono, pois o gás carbônico é absorvido pela planta na formação das sementes e até 98%3 de enxofre da atmosfera, já que os gases da combustão de óleos vegetais não emitem dióxido de enxofre, um dos causadores da chuva ácida. 
Outro benefício do biodiesel é a utilização de maquinários com mais segurança que o diesel de mineral, pelo fato de seu ponto de combustão no seu estado puro ser superior ao diesel comum, 149ºC contra 52ºC, respectivamente. Os gases lançados na atmosfera são menos ofensivos que combustível derivado do petróleo, em razão de ser oxigenado, o combustível de fonte renovável expõe uma queima mais completa.
O bicombustível tem uma propriedade de lubricidade que aumenta a vida útil dos motores, e consome sua própria energia e os resíduos podem ser usados como ração para animais.
O percentual do índice de cetano ou cetanagem, seu valor quanto maior, melhor seu aproveitamento na combustão, o biodiesel é 60 e o diesel mineral entre 48 e 52.
Outra vantagem está no fato do biodiesel ser comercializado na moeda nacional em contramão o petróleo é vendido de acordo com a moeda americana.
Desvantagens 
	Estudos apontam que mesmo sendo produzido de matérias primas de origem vegetal, a sua demanda de matéria, fica limitada também pela grandeza utilizada para o seu consumo alimentício.
Outro empecilho para a inserção do biodiesel são variedades de matérias primas que podem ser utilizadas, resultando assim, inviabilidade de um custo único para a sua produção.
Mesmo utilizando uma mesma matéria prima as diferenças entre custo de cultivo entre elas, mão-de-obra, equipamentos, entre outros. 
Conclusão
As pesquisas relacionadas ao biodiesel mostram enormes vantagens no seu uso, não somente econômico e social, como principalmente ambiental, ele certamente é o caminho para a solução de fontes de energias, sem perder a sua característica de combustão, como paralelamente a diminuição de emissão de poluentes. Com certeza, o biodiesel estará relacionado ao incentivo de reaproveitamento de matérias, que até certo momento, são consideradas sem mais utilidades.
Por exemplo, no Brasil o biodiesel ainda não é visto como uma solução de curto prazo, pelo motivo de ainda necessitar de contínuos estudos para uma melhor maneira de sua projeção, como também o petróleo ainda é uma grande alavanca na economia brasileira. Pois a produção do biodiesel não trará retorno imediato financeiramente, como o petróleo proporciona, mesmo com a atual situação de combustível fóssil, ele ainda é mais rentável monetariamente que o biodiesel e infelizmente, ainda prorrogado a produção do biodiesel em substituição do uso do diesel de origem mineral.
Referências bibliográficas
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