UM ESBOÇO DA PRODUÇÃO E UTILIZAÇÃO DO BIODIESEL NO BRASIL

 

Silva, R.J.C.; Lodetti, J.

UTFPR – III CEAUTO – Especialização em Engenharia Automobilística

 

 

Raphael José de Carvalho e Silva

Avenida Arthur da Silva Bernardes, 2108 Apto 21 Bloco B

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RESUMO

O biodiesel está entre as opções de possíveis bicombustíveis para suprir a falta do diesel fóssil que vem do petróleo, que está cada dia mais escasso. O presente artigo apresenta as possíveis matérias primas que podem ser utilizadas para sua obtenção e também cita a legislação que rege a utilização e o processo de produção desse bicombustível no Brasil. Além de mostrar a capacidade instalada de produção no Brasil, também faz um comparativo de consumo em motores de ciclo Diesel e principais vantagens e desvantagens na utilização desse Bicombustível, que a cada dia está sendo mais utilizado em nosso país.

 

Palavra Chave: Biodiesel, Soja, Biocombustível

 

 

 

ABSTRACT

An Outline of the Production and Use of biodiesel in Brazil

Biodiesel is one of the possible options of biofuels to be used in order to supply the shortage of fossil diesel originated from petroleum, which has become scarcer each day. This article presents the possible raw materials that can be used for obtaining biodiesel, also mentioning the laws that rule the usage and production process of this biofuel in Brazil. Besides showing the installed capacity in Brazil, this study also makes a comparison of consumption of biodiesel in diesel cycle engines and the main advantages and disadvantages of using this Biofuel, which has become more  widely used in our country. 

 

Keywords: Biodiesel, Soybeans, Biofuel

 

 

1 INTRODUÇÃO

 

O biodiesel vem somar às fontes de energia renováveis, aumentando a segurança no suprimento de energia e minimizando alguns problemas ambientais causados pelo uso de combustíveis fósseis.

O biodiesel tem como característica ser um combustível biodegradável, alternativo e proveniente de fontes renováveis, como sementes de oleaginosas, óleo de cozinha usado, sebo e gorduras de animais. Para chegar à sua forma final, a matéria prima sofre uma reação química com álcool, estimulada por um catalisador.

Existem diferentes espécies de oleaginosas no Brasil que podem ser usadas para produzir o biodiesel. Entre elas estão a mamona, dendê, canola, girassol, amendoim, soja e algodão. Matéria prima de origem animal, como o sebo bovino e gordura suína, também podem ser utilizadas na fabricação do biodiesel. Esse biocombustível substitui total ou parcialmente o diesel de petróleo, em motores de caminhões, tratores, automóveis e também motores de máquinas que geram energia. (MME, 2014)

A produção de biodiesel aumentou nos últimos anos em função dos benefícios associados a este combustível, tais como uso de fontes renováveis, diversidade de matéria prima, menor toxicidade e biodegradabilidade. Na última década, inovações tecnológicas foram significativas para a otimização do processo de transesterificação, com o objetivo de reduzir os níveis de glicerídeos e a produção de glicerina de alta pureza como coproduto, obtendo melhor rendimento e qualidade do biodiesel. (FM, 1999)

 

2 BIODIESEL NO BRASIL

 

O país tem, em sua geografia, grandes vantagens agrônomas, por se situar em uma região tropical, com altas taxas de luminosidade e temperaturas médias anuais. Associada à disponibilidade hídrica e regularidade de chuvas, torna-se o país com maior potencial para produção de energia renovável. O Brasil explora menos de um terço de sua área agricultável, o que constitui a maior fronteira para expansão agrícola do mundo. O potencial é de cerca de 150 milhões de hectares, sendo 90 milhões referentes às novas fronteiras, e outros 60 milhões referentes à terras de pastagens que podem ser convertidas em exploração agrícola a curto prazo. O Programa Biodiesel visa à utilização apenas de terras inadequadas para o plantio de gêneros alimentícios. (BIODIESELBR , 2014)

 

3 OPÇÕES PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL

 

A matéria prima do biodiesel pode ser cultivada conforme a oferta de sol, chuva e temperatura da região. Sendo assim o Biodiesel pode ser obtido do sul ao norte, do leste ao oeste de nosso país através de diversas culturas.

 

4 FONTES VEGETAIS PARA A PRODUÇÃO DE BIODIESEL

 

O biodiesel pode ser produzido a partir de várias fontes de vegetais, sendo assim pode-se escolher uma cultura fonte de ácido graxo de acordo com o clima da região. 

A maioria dos artigos científicos relata a soja como a fonte principal. Como os preços dos óleos comestíveis são mais elevados que o óleo diesel, óleos e resíduos vegetais de óleos vegetais brutos são preferidos como potenciais fontes de biodiesel com preços mais baixos. As características destes são compatíveis em sua composição e emissões de gases, e também apresentam desempenho semelhante ao biodiesel de soja no emprego de motores, alem de serem mais econômicos. (Santos, 2009)

O gráfico 1 mostra as principais matérias primas utilizadas na produção do biodiesel no Brasil no mês de fevereiro de 2014 segundo a ANP (Agência Nacional do Petróleo).

 

 

5 PROCESSO DE PRODUÇÃO

 

O biodiesel pode ser obtido por diferentes processos: craqueamento, esterificação ou transesterificação. Este último é o mais utilizado atualmente. Consiste numa reação química dos óleos vegetais ou gorduras animais com o álcool etanol ou o metanol, estimulada por um catalisador. Por meio da cadeia produtiva do biodiesel, extrai-se também a glicerina, produto com diversas aplicações na indústria química. (Vale, 2004)

 

6 DIRETRIZES E LEGISLAÇÃO PARA O BIODIESEL NO BRASIL

 

Segundo o ministério de minas e energia, em 2003 tiveram início os primeiros estudos concretos para a criação de uma política do biodiesel no Brasil e, em dezembro de 2004, o governo lançou o Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel (PNPB). O objetivo, na etapa inicial, foi introduzir o biodiesel na matriz energética brasileira, com enfoque na inclusão social e no desenvolvimento regional. O principal resultado dessa primeira fase foi a definição de um arcabouço legal e regulatório, com a edição de duas Leis e diversos atos normativos infralegais.

Dessa forma, o PNPB institucionalizou a base normativa para a produção e comercialização do biodiesel no País, envolvendo a definição do modelo tributário para este novo combustível e o desenvolvimento de mecanismos para inclusão da agricultura familiar, consubstanciado no Selo Combustível Social. Esse trabalho foi pautado por determinadas diretrizes bastante claras de política de inclusão social, aproveitamento das oleaginosas de acordo com as diversidades regionais, segurança de abastecimento para o novo combustível; garantia de qualidade para o consumidor; e busca da competitividade frente ao diesel de petróleo.

Para a comercialização da mistura do biodiesel ao diesel fóssil utiliza a sigla BX, sendo que o B significa Biodiesel e o X significa qual o percentual deste combustível foi adicionado ao diesel fóssil. Desta maneira o B2 significa que foram adicionados 2% de biodiesel à 98% de diesel fóssil, o B10 significa que foram adicionados 10% de biodiesel à 90% de diesel fóssil e o B100 corresponde à 100% de biodiesel.

A mistura de biodiesel ao diesel fóssil teve início em dezembro de 2004, em caráter autorizativo. Em janeiro de 2008, entrou em vigor a mistura legalmente obrigatória B2, em todo o território nacional. Com o perceptível amadurecimento do mercado brasileiro, esse percentual foi ampliado pelo Conselho Nacional de Política Energética (CNPE) sucessivamente até atingir 5%, B5, em janeiro de 2010, antecipando em três anos a meta estabelecida pela Lei nº 11.097, de 13 de janeiro de 2005.

Regularmente, o biodiesel é vendido misturado ao diesel de petróleo em mais de 30 mil postos de abastecimento espalhados pelo país. Vários indicadores confirmam o sucesso do PNPB. Com relação à produção desse tipo de biocombustível, saltou de 69 milhões de litros em 2006 para 2,7 bilhões de litros em 2011. Esse resultado credencia o Brasil como um dos maiores mercado mundiais de biodiesel, juntamente com a Alemanha e os Estados Unidos, que produzem e consumem este combustível renovável há muito mais tempo. Outros importantes mercados são a França, a Espanha, a Itália e a Argentina. (MME, 2014)

O biodiesel só poderá ser comercializado pelos Produtores, Importadores e Exportadores de biodiesel, Distribuidores e Refinarias autorizadas pela ANP.

 

7 CAPACIDADE INSTALADA DE PRODUÇÃO DE BIODIESEL

 

A capacidade instalada para a produção de biodiesel vem crescendo ano após ano no Brasil e o mais importante é que a grande maioria destas usinas já possuem o Selo Social do Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel (PNPB) conforme verificado no gráfico 2.

Em fevereiro de 2014 havia 57 unidades aptas a operar comercialmente, com uma capacidade média instalada de 133 mil m3/ano (368 m3/dia). O número de unidades detentoras do Selo Combustível Social em fevereiro de 2014 era 45 usinas, conforme gráfico 3. (APROBIO, 2014)

 

 

 

8 ARMAZENAMENTO E ESTABILIDADE OXIDATIVA DO BIODIESEL

 

O Brasil ainda esta desprovido de leis que regem a forma compulsória sobre onde e como o biodiesel deve ser armazenado. Na prática, a preocupação em assegurar a estabilidade do produto, durante a estocagem, cabe aos próprios produtores e distribuidores, uma vez que as características do combustível, essas sim, devem atender padrões regulamentados por lei em todo o território nacional. Na etapa do armazenamento, o biodiesel fica bastante vulnerável em relação à forma de guardar o produto, o que tem influência direta na sua qualidade e por isso alguns cuidados são imprescindíveis.  (TEIXEIRA, 2010)

Os dois principais inimigos do biodiesel, do ponto de vista de armazenamento, são a oxidação e o contato com a água. A oxidação é um processo de degradação do biodiesel que altera a sua qualidade, pois tende a modificar as características físico-químicas relevantes do biodiesel. Outra consequência é a formação de polímeros e sedimentos, que tendem a entupir filtros e bicos injetores. (TEIXEIRA, 2010)

            O biodiesel apresenta a mesma susceptibilidade ao processo de oxidação que os óleos e gorduras que são usados como matérias-primas. Este processo também é chamado de auto-oxidação ou rancidez oxidativa. A rancificação oxidativa de ácidos graxos saturados é energeticamente desfavorável. Por outro lado, a presença de ligações duplas na cadeia diminui a energia necessária para a ruptura homolítica das ligações C-H na posição alílica, viabilizando sua oxidação. (NETO, 2000)

A oxidação é formada pelas reações do oxigênio da atmosfera com ácidos graxos insaturados dos óleos/gorduras, sendo acelerada pela presença de íons metálicos e luz, sendo inibida por compostos antioxidantes. Assim, quanto maior o teor de insaturação de um material graxo, mais facilmente será sua oxidação.  (TEIXEIRA, 2010)

 

9 COMPARATIVO DE CONSUMO EM MOTORES DE CICLO DIESEL

 

Ferrari et Al 2005, fez a comparação entre diesel e diversas concentrações com biodiesel de soja até chegar em uma concentração 100% de biodiesel o (B100). Foi utilizado um gerador de energia da Marca Yanmar do Brasil S.A/NSB50 – Bohlbach 1800.

O consumo em litros por hora de diesel e de suas misturas com biodiesel, nos testes utilizando gerador de energia após várias repetições, é apresentado na Tabela 1, sendo seu perfil de consumo demonstrado pelo gráfico 4. (FERRARI, 2005)

 

Tabela 1 – Consumo em litros por hora de diesel, misturas de diesel

e biodiesel testados em gerador de energia Yanmar

Fonte: Ferrari et Al 2005

 

Gráfico 4. Perfil de consumo de diesel, misturas de diesel e biodiesel em gerador de energia elétrica Yanmar

Fonte: Ferrari et Al 2005

Os resultados demonstraram que, com a adição de até 20% de biodiesel, correu uma diminuição do consumo do combustível pelo equipamento. Contudo, quando o teor de biodiesel na mistura com o diesel foi mantido acima de 20% ocorreu uma elevação no consumo do combustível utilizado. Também foi observado que a performance do motor com biodiesel puro e suas misturas foi similar à observada com diesel combustível com a mesma eficiência térmica, mas o consumo de combustível foi maior, devido possivelmente a seu menor poder calorífico. (FERRARI, 2005)

10 VANTAGENS NA UTILIZAÇÃO DO BIODIESEL

De acordo com BIODIESELBR, 2014, a Utilização do biodiesel tem apresentado algumas vantagens indiscutíveis:

·                     O biodiesel representa uma energia renovável. No Brasil há muitas terras cultiváveis que podem produzir uma enorme variedade de oleaginosas, principalmente nos solos menos produtivos, com um baixo custo de produção.

O biodiesel tem risco de explosão baixo. Ele precisa de uma fonte de calor acima de 150°C para entrar em combustão espontânea.

·                     Necessita de fácil transporte e fácil armazenamento, devido ao seu menor risco de combustão espontânea.

·                     O poder calorífico produzido por litro é quase igual ao do diesel.

·                     Os óleos vegetais usados na produção do biodiesel podem ser obtidos de qualquer oleaginosa, como girassol, nabo forrageiro, algodão, mamona, soja, canola, etc.

·                     Possibilidade de utilização dos créditos de carbono vinculados ao Mecanismo de Desenvolvimento Limpo decorrentes do Protocolo de Kyoto.

11 DESVANTAGENS NA UTILIZAÇÃO DO BIODIESEL

            De acordo com BIODIESELBR, 2014, a produção e ultilização do biodiesel apresentam as seguintes desvantagens:

·                     Devido ao excesso de produção de biodiesel, vai ocorrer um desequilíbrio no mercado de glicerina (subproduto do biodiesel), afetando o mercado de óleos químicos e cosméticos em geral.

·                     Deve-se considerar que, em algum momento, a cultura da matéria prima do biodiesel pode vir a competir com culturas destinadas à alimentação humana colaborando para aumento de preços dos alimentos.

·                     Aumento da emissão de NOx (óxido de nitrogênio) em até 15% se comparado o B100 com diesel fóssil. O NOx é um dos principais gases responsáveis pela baixa qualidade do ar em regiões com alta concentração de veículos, nas grandes cidades. Nos motores diesel pesados, que usam sistema de pós tratamento SCR, este aumento de Nox para a atmosfera é compensado pela injeção extra de ARLA32 no catalisador. Assim, a quantidade de Nox que vai para a atmosfera fica igual mas o consumo de ARLA32 aunenta. Assim sendo, o custo de operação tende a aumentar.

·                     É recomendável fazer uma boa limpeza no sistema (tanque, bicos injetores e troca de filtros) de veículos que sempre utilizaram o diesel fóssil a fim de prevenir o desprendimento de sujeiras que possam prejudicar o correto  funcionamento do motor. Alguns fabricantes têm em seus catálogos e instruções para concessionárias, o procedimento de manutenção para motores que usam biodiesel.

·                     O biodiesel é uma substância altamente higroscópica que tende a reter água e posteriormente poderá ocorrer a proliferação de microorganismos dentro do próprio combustível. Quando comparado com o diesel, ele pode reter 30 vezes mais água, dependendo da sua matéria prima.

 

12 CONSIDERAÇÕES FINAIS

 

A utilização e desenvolvimento do biodiesel vem ajudar a estratégia brasileira em garantir sustento da matriz energética com combustíveis que possam diminuir a dependência do diesel fóssil, que é um combustível derivado de matéria prima finita, o petróleo.

            O excesso de água no combustível tem como conseqüência para o motor o entupimento de filtros, corrosão (oxidação) do sistema de bicos injetores, onde pode ocorrer o desprendimento de partículas de componentes, comprometendo o bom funcionamento do sistema.

Problemas de qualidade podem surgir devido à diferença de vida útil do biodiesel ser menor que do diesel fóssil, o que pode vir a causar problemas de estocagem por longo tempo.  

O biodiesel tem maior viscosidade e estabilidade térmica diferente do diesel derivado de petróleo, conseqüentemente gera mais borra no interior dos motores. Borra é sempre indesejável em motores de combustão interna, porém este efeito pode ser minimizado com o uso de aditivos. (Souza 2010)

 

13 BIBLIOGRAFIA

(1)          MME- Ministério de Minas e energia. Biodiesel. Disponível em http://www.mme.gov.br/programas/biodiesel/menu/biodiesel/o_biodiesel.html Acesso em  27/03/2014.

(2)  FANGRUI Maa, MILFORD A. Hannab. Biodiesel production: a review. Bioresource Technology 70 (1999) 1-15. Disponível em Fangrui, M.; Milford, A. H.; Bioresour. Technol. 1999, 70, 1. Acesso em 27/03/2014

 (3) BIODIESELBR. Disponível em  http://www.biodieselbr.com/biodiesel/brasil/biodiesel-brasil.htm. Acesso em 31/03/2014)

 

(4) SANTOS, Ana Paula B. PINTO, Ângelo C. Biodiesel: Uma Alternativa de Combustível Limpo – Química Nova Escola. Vol. 31 n°1, Fevereiro 2009

 

(5)http://www.vale.com/brasil/PT/aboutvale/initiatives/biodiesel/Paginas/default.aspx (acessado 31/03/2014)

 

(6) PNPB-Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel. Disponível em  http://www.mme.gov.br/programas/biodiesel/menu/biodiesel/pnpb.html   Acesso em 21/03/2014

 

(7)  APROBIO – Associação dos produtores de biodiesel do Brasil. Boletim DCR074. Março 2014. Disponível em http://www.aprobio.com.br/BoletimDCR074 (março2014).pdf. Acesso em 21/03/2014.

 

(8) TEIXEIRA, Geuza Araújo de Albuquerque. Avaliação do Tempo de Vida Útil de Biodiesel Metílico Obtido a partir da Mistura de Sebo Bovino e Óleos de Soja e Babaçu. Tese de doutorado. Departamento de Química. Universidade Federal da Paraíba. João Pessoa, 2010.

 

(9) NETO, P. R. C.; ROSSI, L. F. S.; ZAGONEL, G. F.; RAMOS, L. P. Utilization of used frying oil for the production of biodiesel. Química Nova, 23:531-537, 2000.

 

(10) FERRARI, Roseli Aparecida; OLIVEIRA, Vanessa da Silva; SCABIO, Ardalla Biodiesel de Soja – Taxa de Conversão em Ésteres Etilicos, Caracterização Físico Química e Consumo em Gerador de Energia.  Quimica Nova, Vol. 28 n°1,19-23, 2005

 

(11)       BIODIESELBR. Vantagens do biodiesel. Disponível em  http://www.biodieselbr.com/biodiesel/vantagens/vantagens-biodiesel.htm. Acesso em  01/04/2014.

 

(12)       SOUZA, Jorge. Revista náutica. edição 267. 2010. Disponível em http://www.boatshow.com.br/noticias/viewnews.php?nid=ult2afaa2ebf9f4366422b2e3dac6ae9d00, O batismo do diesel: Biodiesel pode ser o novo vilão dos motores náuticos em 2011 acesso em 11/08/2014.