O biodiesel é um combustível renovável ( biocombustível) e biodegradável, obtido comumente a partir da reação química de óleos ou gorduras, de origem animal ou vegetal, com um álcool na presença de um catalisador (reação conhecida como transesterificação ). Pode ser obtido também pelos processos de craqueamento e esterificação.
O biodiesel substitui total ou parcialmente o óleo diesel de petróleo em motores ciclo diesel 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.
O nome biodiesel muitas vezes é confundido com a mistura diesel+biodiesel, disponível em alguns postos de combustível . A designação correta para a mistura vendida nestes postos deve ser precedida pela letra B (do inglês Blend). Neste caso, a mistura de 2% de biodiesel ao diesel de petróleo é chamada de B2 e assim sucessivamente, até o biodiesel puro, denominado B100.
Processo de fabricação
A reação de transesterificação
O biodiesel é comumente produzido por meio de uma reação química denominada transesterificação. No caso específico para a reação abaixo, os triacilgliceróis de origem animal/vegetal, reagem com o metanol, na presença de um catalisador, produzindo glicerol (subproduto) e o éster metílico de ácido graxo (biodiesel). A reação de transesterificação pode ser catalisada por ácido ou base.
Metanol versus etanol
No Brasil, atualmente, a vantagem na utilização do etanol para a produção do Biodiesel está na grande oferta deste álcool em seu território. Desta forma, os custos diferenciais de fretes, para o abastecimento de etanol abastecimento de metanol, em certas situações, poderão ser determinantes na escolha do alcool utilizado. Sob o ponto de vista ambiental, o uso do etanol (obtido a partir de fontes renováveis) leva vantagem sobre o metanol (geralmente obtido a partir do petróleo), no entanto é importante considerar que o metanol também pode ser obtido a partir da biomassa.
O uso de etanol
Um mito foi criado quanto à utilização de etanol no processo de transesterificação, dizendo que este não pode ser reagente do processo. Essa é uma conclusão incorreta, uma vez que tudo (quantidade de reagente, catalisadores etc.) depende do tipo de tecnologia utilizada.
O emprego de etanol anidro (grau de pureza maior que 99%) é necessário, pois a presença de água na reação de transesterificação leva ao surgimento de emulsões.
Fontes alternativas de óleos e gordurasO biodiesel pode ser produzido a partir de qualquer fonte de ácidos graxos, porém nem todas as fontes de ácidos graxos viabilizam o processo a nível industrial. Os resíduos graxos também aparecem como matéria-prima para a produção do biodiesel. Nesse sentido, podem ser citados os óleos de frituras, as borras de refinação, a matéria graxa dos esgotos, óleos ou gorduras vegetais ou animais fora de especificação, ácidos graxos, etc. Separação dos ésteres da glicerina
Após a reação de transesterificação, os ésteres resultantes devem ser separados da glicerina, dos reagentes em excesso e do catalisador da reação. Isto pode ser feito em 2 passos.
Primeiro, separa-se a glicerina via decantação ou centrifugação. Seguidamente eliminam-se os sabões, restos de catalisador e de metanol/etanol por um processo de lavagem com água e borbulhação ou utilização de silicato de magnésio, requerendo este último uma filtragem, ou por destilação, que dispensa o uso de produtos químicos para promover a purificação.
Influência da química dos ácidos graxos nas características do combustível
Os ácidos graxos diferem entre si a partir de três características:
01 o tamanho de sua cadeia hidrocarbônica;
02 o número de insaturações;
03 presença de grupamentos químicos.
Quanto maior a cadeia hidrocarbônica da molécula, maior o número de cetano e a lubricidade do combustível. Porém, maior o ponto de névoa e o ponto de entupimento. Assim, moléculas exageradamente grandes (ésteres alquílicos do ácido erúcico, araquidônico ou eicosanóico) devido ao processo de preaquecimento tornam o combustível de uso difícil em regiões com temperaturas baixas.
Quanto às insaturações, quanto menor o número de insaturações (duplas ligações) nas moléculas, maior o número de cetano do combustível, ocasionando uma melhor "qualidade à combustão". Por outro lado, um aumento no número de cetano ocasiona também um aumento no ponto de névoa e de entupimento (maior sensibilidade aos climas frios). Por outro lado, um elevado número de insaturações torna as moléculas menos estáveis quimicamente. Isso pode provocar inconvenientes devido a oxidações, degradações e polimerizações do combustível (ocasionando um menor número de cetano ou formação de resíduos sólidos), se inadequadamente armazenado ou transportado.
Desta forma, tanto os ésteres alquílicos de ácidos graxos saturados ( láurico, palmítico, esteárico) como os de poli-insaturados ( linoléico, linolênico) possuem alguns incovenientes. De uma forma geral, um biodiesel com predominância de ácidos graxos combinados mono-insaturados ( oléico, ricinoléico) são os que apresentam os melhores resultados.
Mistura biodiesel/diesel
O biodiesel pode ser usado misturado ao óleo diesel proveniente do petróleo em qualquer proporção, sem necessidade de qualquer alteração mecânica nos atuais motores a Diesel. Em alguns motores antigos, há a necessidade de alguns ajustes.
A concentração de biodiesel é informada por meio de uma nomenclatura específica, definida por "BX", onde X refere-se à percentagem em volume do biodiesel ao qual é misturado ao diesel do petróleo. Assim, B5, B20 e B100 referem-se, respectivamente às misturas de Biodiesel/Diesel contendo 5, 20 e 100% de biodiesel.
Importância estratégica
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 (fontes de óleos vegetais tais como óleo de mamona, de soja, de dendê, etc.) de cada região. O consumo do biodiesel e de suas misturas BX pode 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.
Projeto pilotoCidades como Curitiba, capital do Estado do Paraná, Brasil, possuem frota de ônibus para transporte coletivo movida a biodiesel. Esta ação reduziu substancialmente a poluição ambiental, aumentando, portanto, a qualidade do ar e, por conseqüência, a qualidade de vida num universo populacional de três milhões de habitantes.
Acredita-se que até 2010 mais de quinhentas cidades estarão com o biodiesel em suas bombas.
As vantagens do biodieselÉ energia renovável. As terras cultiváveis podem produzir uma enorme variedade de oleaginosas como fonte de matéria-prima para o biodiesel.
É constituído por carbono neutro, ou seja, o combustível tem origem renovável ao invés da fóssil. Desta forma, sua obtenção e queima não contribuem para o aumento das emissões de CO2 na atmosfera, zerando assim o balanço de massa entre emissão de gases dos veículos e absorção dos mesmos pelas plantas.
Contribui para a geração de empregos no setor primário, que no Brasil é de suma importância para o desenvolvimento social. Com isso, evita o êxodo do trabalhador no campo, reduzindo o inchaço das grandes cidades e favorecendo o ciclo da economia auto-sustentável essencial para a autonomia do país.
Com a incidência de petróleo em poços cada vez mais profundos, muito dinheiro esta sendo gasto na sua prospecção, o que torna cada vez mais onerosa a exploração e refino das riquezas naturais do subsolo do Brasil, havendo então a necessidade de se explorar os recursos da superfície, o que pode ter um fim social melhor para o país, visto que o cultivo e a colheita de plantas oleaginosas, tais como a mamona e o pinhão manso, são plantas naturais do semi-árido e não requerem nenhum investimento e uma vez que até a colheita será feita manualmente pelos próprios nordestinos, evitando o êxodo rural para os grandes centros.
Nenhuma modificação nos atuais motores do tipo ciclo diesel faz-se necessária para misturas de biodiesel com diesel de até 20%, sendo que percentuais acima de 20% requerem avaliações mais elaboradas do desempenho do motor.
Desvantagens na utilização do BiodieselNão se sabe ao certo como o mercado irá assimilar a grande quantidade de glicerina obtida como subproduto da produção do biodiesel (entre 5 e 10% do produto bruto).
No Brasil e na Ásia, lavouras de soja e dendê, cujos óleos são fontes potencialmente importantes de biodiesel, estão invadindo florestas tropicais que são importantes bolsões de biodiversidade. Muitas espécies poderão deixar de existir em consequência do avanço das áreas agrícolas, entre as espécies, podemos citar o orangotango ou o rinoceronte de Sumatra. Embora no Brasil, muitas lavouras não serem ainda utilizadas para a produção de biodiesel, essa preocupação deve ser considerada.
A produção intensiva da matéria-prima de origem vegetal leva a um esgotamento das capacidades do solo, o que pode ocasionar a destruição da fauna e flora natural, aumentando portanto o risco de erradicação de espécies e o possível aparecimento de novos parasitas, como o parasita causador da Malária .
O balanço de CO2 do biodiesel não é neutro se for levado em conta a energia necessária à sua produção, mesmo que as plantas busquem o carbono à atmosfera: é preciso ter em conta a energia necessária para a produção de adubos, para a locomoção dos tratores agrícolas, para a irrigação, para o armazenamento e transporte dos produtos.
Cogita-se a que poderá haver uma subida nos preços dos alimentos, ocasionada pelo aumento da demanda de matéria-prima para a produção de biodiesel. Como exemplo, pode-se citar alguns fatos ocorridos em Portugal, no início de Julho de 2007, quando o milho era vendido a 200 euros por tonelada (152 em Julho de 2006), a cevada a 187 (contra 127), o trigo a 202 (137 em Julho de 2006) e o bagaço de soja a 234 (contra 178).
Programa Biodiesel no Brasil
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 conseqüente comercialização através de conveniados.
Faça você mesmo: "biodiesel"
O texto abaixo descreve duas maneiras simplificadas (chamadas de Composição A e Composição B) de se produzir, de forma caseira, ésteres de ácidos graxos. É importante saber que os ésteres produzidos só poderão ser classificados como "Biodiesel" se atenderem a critérios mínimos de qualidade. No Brasil, o Regulamento Técnico nº 4 da ANP define que as características do biodiesel serão determinadas mediante o emprego das normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), das normas internacionais American Society for Testing and Materials (ASTM), da International Organization for Standardization (ISO) e do Comité Européen de Normalisation (CEN).
A produção de ésteres para o consumo em motores a combustão pode ser feita livremente por qualquer produtor rural. Por não tratar-se de uma riqueza de subsolo mas sim um derivado do solo, sua livre comercialização está sendo discutida em diversos países.
Segundo as recomendações dos fabricantes de motores, o uso de um combustível impróprio, que não atende aos critérios de qualidade, pode causar danos ao motor.
Acerca da comercialização no Brasil:
"Qualquer óleo para uso em combustivel só poderá ser comercializados pelos produtores de biodiesel, importadores e exportadores de biodiesel, distribuidores de combustíveis líquidos e Refinarias."
Parágrafo único:
'Somente os Distribuidores de combustíveis líquidos e as refinarias autorizadas pela ANP poderão proceder a mistura óleo diesel/biodiesel – B2, contendo 98% em volume de óleo diesel, conforme a especificação da ANP, e 2% em volume de biodiesel, respectivamente, para efetivar sua comercialização'
AtençãoO metanol é tóxico, provoca cegueira por dano ao nervo ótico e queimaduras profundas na pele. Em contacto com a pele, lavar de imediato; em contacto com os olhos, lavar por pelo menos 15 minutos e contactar de imediato o hospital. O metanol ferve a 65 °C. Portanto, nunca aquecer o óleo a mais de 55 °C. É também altamente inflamável. Nunca respirar os vapores do metanol e jamais executar a fervura fora de uma capela de exaustão ou ambiente com a mínima exaustão necessária.
Obs.: Vapores de metanol são liberados mesmo à temperatura ambiente, sendo portando desaconselhado qualquer manuseio sem os devidos cuidados, equipamentos e ambiente adequado.
O hidróxido de sódio (soda cáustica) também é tóxico e pode provocar queimaduras se em contato com a pele. Em caso de acidente, lavar com água corrente em abundância. Apenas lave abundantemente o local atingido e jamais tente neutralizar a soda cáustica com um ácido (como o vinagre). Ao sinal de alergias e irritações, procure um médico.
Use sempre equipamento de protecção, tais como óculos, luvas e vestuário de algodão comprido.
Este experimento possui certo nível de perigo, sobretudo porque algumas técnicas de controle de temperatura não são tão precisas, e ao menor descuido, o ponto de ebulição do metanol é atingido, logo o risco de haver fervura e contaminação do ambiente com metanol são grandes.
Composição A
1000 mL de óleo novo
220 mL de metanol
5 g de soda cáustica (NaOH), também chamado de hidróxido de sódio
Procedimento de preparo para a Composição A
Aquecer o óleo a 55 ºC.
Misturar a soda com o metanol e obter um metóxido.
Misturar o metóxido com o óleo quente e agitar por 20 minutos.
Deixar descansar.
Ao fim de 30 minutos, retirar a glicerina do fundo.
Adicionar 220 mL de água tépida e agitar com muito cuidado.
Remover a água, que deve estar turva.
Repetir várias vezes, aumentando a intensidade do agitar até que a água fique transparente.
Composição B e procedimento de preparo
A reação de transesterificação é realizada em um reator de 5 L, provido de camisa de circulação de água aquecida e agitação mecânica. O sistema permanece a 50 ºC e então 3 L de óleo neutro de soja são adicionados. Quando o sistema atinge 45 ºC, a solução de 1,5 L de metanol anidro e 15 g do catalisador NaOH é adicionada, estabelecendo-se este momento como sendo o tempo zero da reação. O tempo de reação é de 5 min, pois neste tempo pode-se constatar a conversão completa de ésteres pelo escurecimento brusco da mistura, seguida de retorno da coloração inicial. Após o término da reação, 600 g de glicerina P. A. são adicionados para acelerar a formação da fase inferior. Isso resulta na formação de uma fase superior correspondente aos ésteres metílicos e uma fase inferior contendo a glicerina. A fase inferior contém também o excesso de metanol, o hidróxido de sódio remanescente, junto com sabões formados durante a reação e alguns traços de ésteres metílicos e glicerídeos parciais (mono, di ou até mesmo triglicerídeos).
Após a separação das duas fases por decantação, os ésteres obtidos são então purificados por meio da lavagem com uma solução contendo 1,5 L de água destilada a 90 ºC e 0,5% de HCl concentrado. Com isso, o catalisador remanescente da reação é neutralizado, fato confirmado com a análise da água de lavagem com indicador fenolftaleína 1%. A fase aquosa é separada do éster por decantação e os traços de umidade são eliminados pela filtração posterior com sulfato de sódio anidro. A fase inferior separada é submetida a uma destilação a 80 ºC sob vácuo moderado, para recuperação do excesso de metanol, e a glicerina permanece.
Aspectos econômicos do biodiesel
Em 2002, a demanda total de diesel no Brasil foi de 39,2 milhões de metros cúbicos, dos quais 76% foram consumidos em transportes. O país importou 16,3% dessa demanda, o equivalente a US$ 1,2 bilhão. Como exemplo, a utilização de biodiesel a 5% no país, demandaria, portanto, um total de dois milhões de metros cúbicos .
Fonte:WIKIPÉDIA, a enciclopédia livre.
Nenhum comentário:
Postar um comentário
GOSTOU DO QUE ENCONTROU POR AQUI? Esperamos que sim, caso contrário, nos envie sugestões.