Processp Biodiesel

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Biodiesel 
AULA DE PROCESSOS I - AGROINDÚSTRIAS 
PROFESSORA Dra. CARLA SCHMIDT 
 
CURSO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO 
Combustíveis Renováveis - Biodiesel 
 É um combustível 
renovável, não tóxico 
e composto de ésteres 
metílicos ou etílicos 
derivados de triglicérides 
(óleos vegetais e 
gordura animal). 
Combustíveis Renováveis - Biodiesel 
 Seu uso nos automóveis movidos a 
diesel reduz a emissão de fumaça, 
monóxido de carbono, óxidos de enxofre 
e hidrocarbonetos aromáticos. 
 
 
Combustíveis Renováveis - Biodiesel 
 Já é usado há alguns anos em países europeus, 
como Alemanha, Itália e França. 
Fonte: Lopes, 2006. 
Biodiesel na Europa 
 Produção de biodiesel no Brasil 
 O Brasil apresenta todas as condições para a 
criação de um programa nacional de produção de 
biodiesel sustentável e de grande porte. 
• Diversidade de matérias primas - 
regionalização. 
• Grande potencial de expansão agrícola 
• Indústria de Óleos Vegetais de grande 
porte. 
• Grande experiência com biocombustíveis 
– Proálcool. 
• Conhecimento para iniciar um programa 
de biodiesel de grande porte. 
Biodiesel 
http://www.cientec.rs.gov.br/?model=conteudo&menu=110&id=1947 
 REGIÃO NE 
Babaçu / Soja / 
Mamona/ Palma 
/ Algodão 
 
REGIÃO SE 
 
Soja / Mamona / 
Algodão / 
Girassol 
 
 REGIÃO S 
Soja / Colza / 
Girassol / 
Algodão 
 
REGIÃO CO 
Soja / Mamona / 
Algodão / 
Girassol 
 
REGIÃO N 
Palma / 
Variedades 
Nativas 
 
 
 Diversidade das Matérias Primas no Brasil 
 O Brasil possui condições edafoclimáticas (solo e 
clima) para a produção de diversas oleaginosas em 
todo o seu território conforme pode-se notar no Mapa: 
 Tipo de óleo em cada região 
 Potencial de Expansão Agrícola no Brasil 
 O Brasil é o único país no mundo com grande 
capacidade de expandir sua produção de oleaginosas 
para a produção de biodiesel. 
 Indústria de Óleos Vegetais de grande porte 
 A Indústria de Óleos Vegetais brasileira já poderia 
suportar facilmente um demanda adicional para 
produção de biodiesel, utilizando parte de sua 
capacidade ociosa. 
BRASIL - Capacidade Instalada da Indústria de Óleos Vegetais – 2003 
(1.000 t) 
 Porque não utilizar diretamente o óleo? 
 Energeticamente favorável (índice de 
cetano e poder calorífico próximo ao do diesel), 
 
 Mas, o uso direto de óleos vegetais em 
motores a diesel atuais é problemático por causa 
de suas propriedades físico-químicas referentes 
à viscosidade, ponto de névoa e taxa de 
resíduo de carbono. 
 Comparação de óleos 
Fonte: http://www.universia.com.br/materia/materia.jsp?id=2799 
 Comparação de biodiesel e óleo diesel 
Fonte: http://www.universia.com.br/materia/materia.jsp?id=2799 
 Porque não utilizar diretamente o óleo? 
 Com óleo vegetal, a partida a frio do motor é 
mais difícil exigindo-se o pré-aquecimento do óleo. 
 
 Há também a formação de depósitos de carbono 
ao redor dos bicos injetores que impede a perfeita 
atomização do jato de combustível com diminuição da 
potência do motor. 
 
 Além disso, acroleína (uma substância altamente 
tóxica) é formada através da decomposição térmica 
do glicerol. 
 Matérias Primas Diversas 
 A matéria-prima para a produção do biodiesel 
pode ser: 
 
Óleo vegetal derivado de sementes de plantas 
oleaginosas (soja, girassol, colza, etc.); 
 
Óleo de fritura usado (resíduos de restaurantes); 
 
Gordura animal (sebo bovino, toucinho, etc.). 
 Tipo de óleo em cada região 
http://geografiaegeopolitica.blogspot.com.br/2010/06/o-programa-nacional-de-biodiesel.html 
 Matriz energética Brasileira 
Fonte: Brito, 2008. 
 Legislação no Brasil 
 Em 2001, o Ministério da Ciência e da 
Tecnologia lançou o Programa Brasileiro de 
Desenvolvimento Tecnológico de Biodiesel 
(PROBIODIESEL), que visava, através de uma 
ampla rede de institutos de pesquisa, viabilizar a 
produção desse novo combustível, com incentivo ao 
plantio de espécies oleaginosas. 
 Legislação no Brasil 
 Em 2004 o governo brasileiro lançou o 
Programa Nacional de Produção e Uso do 
Biodiesel, que definitivamente introduz esse 
combustível na matriz energética brasileira ao 
fixar em 2%, em volume a adição de biodiesel ao 
diesel entre 2008 e 2013 quando o percentual será 
ampliado para 5%. 
 
Lei 11097 de 2005. 
 
 Linhas de Crédito no Brasil 
 Como estímulo aos produtores de 
biodiesel o governo instituiu linhas de 
crédito especiais e regime de cobrança 
diferenciada de PIS/PASEP e CONFINS de 
acordo com a matéria-prima e região de 
produção. 
 
 Um Decreto também isenta 
o biodiesel da alíquota do Imposto 
sobre Produtos Industrializados – 
IPI (Decreto 5298 de 2004). 
 Linhas de Crédito no Brasil 
 O Selo Combustível Social 
é um componente de identificação 
concedido pelo Ministério do 
Desenvolvimento Agrário aos 
produtores de biodiesel que 
promovam a inclusão social e o desenvolvimento 
regional por meio de geração de emprego e renda 
para os agricultores familiares enquadrados nos 
critérios do Pronaf, obtendo melhores facilidades em 
redução de impostos diversos. 
 Segundo SOUZA, empresas de iniciativa 
privada estão investindo em projetos de produção 
de biodiesel e algumas já possuem plantas 
instaladas produzindo o novo combustível com 
autorização da ANP (Agência Nacional do 
Petróleo), conforme a Figura a seguir. 
 
Projetos em implantação no Brasil 
Projetos em implantação no Brasil 
FIGURA 1. Capacidade de produção de biodiesel no Brasil. Fonte: SOUZA, 2005. 
 Pesquisa de Processos 
 No entanto, além de 
leis e vontade política, para 
impulsionar a produção de 
biodiesel no país são 
necessárias pesquisas devido 
à diversidade de matérias-
primas, processos e usos 
para o biodiesel. 
 Craqueamento 
 O craqueamento térmico ou pirólise é a 
conversão de uma substância em outra por meio do 
uso de calor, isto é, pelo aquecimento da 
substância, na ausência de ar ou oxigênio, a 
temperaturas superiores a 450°C. 
 
 
 Craqueamento 
 Craqueamento 
 Neste processo, ocorre a quebra do óleo numa 
mistura de várias moléculas menores. 
 
 Em algumas situações, esse processo é 
auxiliado por um catalisador, sendo tipicamente 
empregados o óxido de silício (SiO2) e o óxido de 
alumínio (Al2O3). 
 
 
 Craqueamento 
 A tecnologia viabiliza a produção em pequena 
escala, mas há um gasto relativamente alto com 
energia térmica. 
 
 O produto final da pirólise é quimicamente 
similar ao óleo diesel. 
 Craqueamento 
 Porém, a remoção do oxigênio do processo 
reduz os benefícios provenientes de um 
combustível oxigenado, diminuindo suas vantagens 
ambientais e geralmente produzindo um combustível 
mais próximo da gasolina que do diesel. 
 
 Assim, pela nomenclatura internacional, o 
combustível produzido pelo craqueamento térmico 
não é considerado biodiesel, apesar de ser um 
biocombustível semelhante ao óleo diesel. 
 Esterificação 
 Quando um ácido graxo é processado 
com um álcool na presença de catalisador, 
produzindo ésteres e água, ocorre a reação de 
esterificação. 
 
 Esta emprega, preferencialmente, álcoois de 
baixo peso molecular, como o etanol e metanol. 
 
 
 Reação de Esterificação 
 EsterificaçãoA catálise alcalina não é utilizada, visto que 
este tipo de catalisador tende a se combinar com um 
ácido graxo livre para formar sabão. 
 
 O sabão formado favorece emulsões entre o 
álcool e o ácido graxo, fazendo com que a 
esterificação esteja menos apta a ocorrer. 
Transesterificação 
 A reação de transesterificação é a etapa da 
conversão, propriamente dita, do óleo ou gordura, 
em ésteres metílicos ou etílicos de ácidos graxos, 
que constitui o biodiesel. 
 
 Ela acontece na presença de um catalisador, os 
básicos são mais comumente empregados, podendo 
ser o hidróxido de sódio (NaOH) ou o hidróxido de 
potássio (KOH), usados em diminutas proporções. 
 
Transesterificação 
Transesterificação 
 A diferença entre eles, com respeito aos 
resultados na reação, é muito pequena. 
 
 No Brasil o hidróxido de sódio é muito mais 
barato que o hidróxido de potássio. 
 
 Catalisadores ácidos também podem ser 
empregados, como o ácido clorídrico (HCl), ácido 
sulfúrico (H2SO) ou ácido metanosulfônico 
(CH4SO3H3). 
 
Transesterificação 
 Os ácidos são mais lentos que as 
bases na transesterificação, na ordem 
de mil vezes, por isso é mais comum o 
uso do catalizador básico. 
 
 Algumas indústrias sugerem um 
processos combinado, que utiliza os dois 
tipos de catalizadores. 
 
http://www.greenerpro.com/BiodieselProcess.html 
 Uso de catalizador nos processos 
Transesterificação 
 O ideal seriam catalisadores heterogêneos, 
que não são solúveis no meio reacional, podendo 
ser reutilizados e regenerados. Porém, ainda não 
existe esse tipo de catalisador para 
transesterificação. 
 
 A glicerina bruta, emergente do processo, 
mesmo com suas impurezas convencionais, já 
constitui o sub produto vendável. 
 
Transesterificação 
 No entanto, o mercado é muito mais favorável à 
comercialização da glicerina purificada, quando o seu 
valor é realçado. 
 
 A purificação da glicerina bruta é feita por 
destilação à vácuo, resultando um produto 
límpido e transparente, denominado comercialmente 
de glicerina destilada . 
Processos de Produção 
 A experiência mundial 
utilizada no processo de 
fabricação do biodiesel a partir 
de óleos vegetais ou gordura 
animal é a transesterificação 
alcoólica, rota alcalina, com 
a obtenção do éster metílico. 
Processos de Produção 
 Hoje este é o processo de produção de 
melhor relação entre economicidade e 
eficiência. 
Esquema geral de uma reação de transesterificação de 
triglicerídeos com álcool. 
 Processo de Produção do Biodiesel 
Etapas do processamento do óleo cru e da produção de biodiesel 
por meio da transesterificação via rota metílica. 
 
Fonte: SHEEHAN et al, 1998. 
 
 Processo de Produção do Biodiesel 
 A catálise básica é a via de produção de 
biodiesel mais utilizada no mundo. 
 
 Na indústria, emprega-se, geralmente, uma 
razão molar álcool/óleo de 6:1, concentração 
de catalisador de 0,4 a 2%, temperatura 
entre 45 e 60° C e 1 hora de tempo de reação. 
 Processo de Produção do Biodiesel 
 Uma alternativa tecnológica bastante 
promissora é a que está sendo desenvolvida pela 
Petrobrás em uma unidade industrial no Rio Grande 
do Norte, que operará com 10 toneladas de mamona 
por dia, produzindo 5,6 metros cúbicos de biodiesel, 
transesterificado a partir da semente da mamona, 
sem passar pela produção do óleo. 
Rota etílica ou metílica? 
 A tecnologia atual 
para a rota etílica 
apresenta alguns gargalos: 
menor rendimento da 
reação e maior dificuldade 
na separação da glicerina, 
dificultando a purificação 
do biodiesel. 
Rota etílica ou metílica? 
 A rota etílica é muito mais lenta que a 
metílica e o rendimento também é menor: 
Rota etílica ou metílica? 
 O álcool colocado em excesso na reação 
química, depois de recuperado, tem de ser 
desidratado antes de ser reutilizado. 
Rota etílica ou metílica? 
 A viscosidade do biodiesel de etanol também 
é ligeiramente maior que do biodiesel de metanol, 
mas não chega a prejudicar seu desempenho nos 
motores. 
 
 Já os pontos de névoa e de entupimento são 
menores para o biodiesel de etanol, uma 
vantagem em lugares mais frios. 
Rota etílica ou metílica? 
 O biodiesel de etanol tem menor 
estabilidade à oxidação degradando-se mais 
facilmente. 
 
 Testes em motores mostram que o consumo 
de biodiesel de etanol é ligeiramente superior ao 
de metanol e a queima do mesmo provoca 
maior formação de resíduos de carbono nos 
bicos injetores. 
 
Rota etílica ou metílica? 
 É importante destacar que essas diferenças são 
imperceptíveis quando se pensa em misturas com 
diesel mineral em ordens de 98-95% de diesel e 2- 
5% de biodiesel. 
 
 Do ponto de vista ambiental, a rota etílica 
leva vantagem sobre a metílica por seus reagentes 
serem totalmente renováveis, e o álcool etílico ser 
mais abundante no Brasil. 
Princiapais referências consultadas 
• ARAUJO, V. K. W. S. Avaliação de custos para a produção de biodiesel a partir de óleos residuais de 
fritura.Dissertação de metrado em Engenharia Industrial, Rio de janeiro: PUC, 2008. 
 
• BRITO, Y. C. Esterificação e Transesterificação em Presença de Complexos de Titânio e Zircônio. 
Dissertação de Mestrado e, Química e Biotecnologia. Maceió: Universidade Federal de Alagoas, 
2008. 
 
• LOPES, E. M. Análise Energética e da Viabilidade Técnica da Produção de Biodiesel a partir de Sebo 
Bovino. Dissertação de Mestrado em Ciências da Engenharia da Energia. Itajubá: Universidade 
Federal de Itajubá – UNIFEI, 2006. 
 
• SOUZA, M. A. A. Arcabouço Regulatório do Biodiesel – Especificações. ANP, RECOMTEC, 2005. 
 
• SHEEHAN, J.; CAMOBRECO, V.; DUFFIELD, J.; GRABOSKI, M.; SHAPOURI, H. Life Cycle 
Inventory of Biodiesel and Petroleum Diesel for Use in an Urban Bus: Final Report. s.n.t.p. 1998 
(Relatório NREL/SR 580-24089, Golden EUA). 
 
• Legislação sobre Biocombustíveis. Disponível em: <http://www.anp.gov.br./petro/legis_biodiesel.asp>. 
 
 
Sujestão de leituras 
http://www.tecpar.br/cerbio/Seminario-palestras.htm 
 
http://www.iapar.br/modules/conteudo/conteud
o.php?conteudo=152