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Biodiesel Congress 2010
Rendimento do Rendimento do Biodiesel x Qualidade Biodiesel x Qualidade
dos óleosdos óleos
Expedito José de Sá Parente JúniorBiodiesel Congress 2010
São Paulo, 23 de Setembro de 2010
Biodiesel Congress 2010
NORDESTE
CENTRO-SUL
MOTIVAÇÃO – O isolamento energético das regiões longínquas da Amazônia, onde se consume até 4 litros de óleo diesel, por
exemplo, para levar 1!
POTENTIALIDADE – extractivismo sustentável de Palmeiras
NORTE
MOTIVAÇÃO – Os problemas ambientais que afetam a qualidade de vida da população das grandes
cidades.
POTENTIALIDADE – Cana de açúcar, soja, girassol, amendoim...
MOTIVAÇÃO – A urgência de programas sociais para gerar
ocupação e empregos nas regiões mais pobres do Brasil, através da
agricultura familiar.
POTENTIALIDADE – Algodão, mamona, pinhão-manso...
Biodiesel Congress 2010
Fonte: Plano Decenal de Expansão Energética 2008-2017, MME
Oferta Potencial de Óleos e Oferta Potencial de Óleos e GordurasGorduras
Biodiesel Congress 2010
Produção mundial de óleos Produção mundial de óleos vegetaisvegetais
0
20
40
60
80
100
120
140
90/9
1
92/9
3
94/9
5
96/9
7
98/9
9
00/0
1
02/0
3
04/0
5
06/0
7
08/0
9
Milh
ões t
Amendoim
Algodão
Girasssol
Colza
Soja
Palma
Fonte: USDA
Biodiesel Congress 2010
Produção brasileira de Produção brasileira de oleaginosasoleaginosas
Fonte: ABIOVE
Biodiesel Congress 2010
Matérias Primas para Biodiesel Matérias Primas para Biodiesel no Brasilno Brasil
Fonte: Boletim Mensal do Biodiesel Abr 2010, ANP
Biodiesel Congress 2010
Participação do biodiesel no Participação do biodiesel no mercado de óleo de sojamercado de óleo de soja
Safra Soja 2009/2010 = 67,9 mil kTon (CONAB)
40% do grão é exportado = 27,1 mil kTon
Dos 40,8 mil kTon processados internamente, 18% representa a produção de óleo = 7,3 mil kTon.
Dos quais, 80% é comercializado no mercado interno, i.e. 5,9 mil kTon.
A demanda de óleo soja no mercado de biodiesel igual 1,3 mil kTon (mercado de B5 de 1,6 mil kTon, um rendimento mássico óleo/biodiesel igual a 1 e a participação da soja de 80%)
Isso significa que o biodiesel representa 22% do mercado interno de óleo soja ou 10% do equivalente em óleo de soja produzido no país.
Biodiesel Congress 2010
Produção, produtividade e Produção, produtividade e preçopreço
Fonte: Plano Decenal de Expansão Energética 2009-2019, MME
Fonte: CBOT
Biodiesel Congress 2010
Preço atrelado ao da sojaPreço atrelado ao da soja
É consenso que o óleo de soja continuará sendo a matéria prima protagonista do setor de biodiesel brasileiro na próxima década.
Preço dos óleos alternativos deverá estar atrelado ao preço do óleo de soja.
Biodiesel Congress 2010
Biodiesel é um negócio de Biodiesel é um negócio de custo variávelcusto variável
Fonte: Brasil Ecodiesel, Relatório de Divulgação dos Resultados 2T10
Biodiesel Congress 2010
Tecnicamente, qual a Tecnicamente, qual a diferença entre diferença entre
matérias primas?matérias primas?
Biodiesel Congress 2010
Matéria-primaRendimento(kg/ha.ano)
Teor de óleo(%)
Produtividade(kg sem./ha.ano)
Soja 560 20 2.800
Nabo forrageiro 240 30 800
Mamona 470 47 1.000
Girassol 572 44 1.300
Palma 22500 20 4.500
Caroço de Algodão 361 19 1.900
Canola 713 38 1.876
Amendoim–Seca 563 45 1.251
Amendoim–Águas 788 45 1.751
Fonte: Embrapa
Qual a Diferença entre Qual a Diferença entre Matérias Primas?Matérias Primas?
Biodiesel Congress 2010
Cadeia ProdutivaCadeia Produtiva
ARMAZENAMENTO EEXPEDIÇÂO
DOS PRODUTOS
C&CQ
BiodieselGlicerina ...
Caracterização:Acidez
Teor de MetanolGlicerideos
Glicerina LivreÍndice de Iodo
Teor de Fósforo...
INVENTÁRIO
PRODUÇÃOINDUSTRIAL
T, P, Re, ComposiçãoRendimentos...
MANUTENÇÃO
PreditivaPreventivaCorretiva
CONTROLE
C&CQ
Caracterização:Acidez
Índice de SaponificaçãoTeor de MetanolÍndice de Iodo
Teor de Fósforo...
INVENTÁRIO
RECEPÇÃO E ARMAZENAMENTO
DAS MATÉRIAS PRIMAS
GrãosMatérias Graxas
ÁlcoolOutros Insumos
PRODUÇÃO DEGRÃOS
InventárioCronograma de Produção
SUPRIMENTOS
Matérias PrimasOutros Insumos
PLANEJAMENTO
COMERCIALIZAÇÂO
LeilõesContratos
Spot
VENDAS
ProdutosCo-produtos
PLANEJAMENTO
Biodiesel Congress 2010
Nome Nº C Nº Duplas
Caprílico 08 0
Cáprico 10 0
Láurico 12 0
Mirístico 14 0
Palmítico 16 0
Esteárico 18 0
Araquídico 20 0
Oléico 18 1
Linoléico 18 2
Linolênico 18 3
Ricinoléico 18 1 + OH
Qual a Diferença entre Qual a Diferença entre Matérias Primas?Matérias Primas?
Existem dezenas de espécies identificadas◦ Rendimento por hectare◦ Custo & Preço◦ Natureza das Impurezas◦ Composição dos Ácidos Graxos
Número de Carbonos Número de Saturações Grupamentos Químicos
Biodiesel Congress 2010
Qual a Diferença entre Qual a Diferença entre Matérias Primas?Matérias Primas?
Composição dos ácidos graxos dos óleos (Nascimento, 2003 apud COSTA NETO et alii, 1999)
LIMA et alii, 2007
HENG & HANNA, 1996
Ácidon.C
n.C do R
n.duplas
Soja Algodão Palma Girassol Babaçu Sebo
Capróico 6 5 0 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00%
Caprílico 8 7 0 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 5,41% 0,00%
Cáprico 10 9 0 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 6,49% 0,00%
Láurico 12 11 0 0,10% 0,00% 0,00% 0,00% 47,57% 0,00%
Mirístico 14 13 0 0,20% 0,80% 0,90% 0,10% 18,38% 4,80%
Palmítico 16 15 0 11,00% 27,30% 43,70% 5,50% 8,65% 28,40%
Palmitoléico 16 15 1 0,20% 0,80% 0,10% 0,10% 0,00% 4,70%
Heptadecanóico 17 16 0 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00%
Esteárico 18 17 0 4,20% 2,00% 4,50% 4,70% 4,86% 14,80%
Oléico 18 17 1 21,80% 18,30% 39,80% 19,50% 15,14% 44,60%
Linoléico 18 17 2 53,30% 50,50% 10,50% 68,50% 2,16% 2,70%
Linolênico 18 17 3 7,50% 0,00% 0,30% 0,10% 0,00% 0,00%
Araquídico 20 19 0 0,30% 0,30% 0,20% 0,30% 0,00% 0,00%
Gadolêico 20 19 1 0,20% 0,00% 0,00% 0,10% 0,00% 0,00%
Behênico 22 21 0 0,50% 0,00% 0,00% 0,90% 0,00% 0,00%
Erúcico 22 21 1 0,30% 0,00% 0,00% 0,00% 3,24% 0,00%
Lignocérico 24 23 0 0,40% 0,00% 0,00% 0,20% 0,00% 0,00%Somatória das frações: 100% 100% 100% 100% 100% 100%
Principais Substâncias Indesejadas Lecitina Gossipol Estearina CerasAGL
Saturados
ColágenoAGL
Saturados
Outras Substâncias Indesejadas Água, Materiais Insaponificáveis, "borras", culturas de microorganismos,
outros contaminantes
Biodiesel Congress 2010
Condicionamento daCondicionamento daMatéria PrimaMatéria Prima
Objetivo: adequação da matéria prima à especificação de qualidade requerida pela Tecnologia, com o objetivo de permitir sua maior eficiência e eficácia.
As especificações de qualidade do biodiesel são claras quanto aos limites de teor de impurezas (ASTM D-6751; EN14214; ANP Resolução 07/2008) A decisão é sempre a seguinte: retiramos as impurezas antes ou depois da transesterificação? Certamente é melhor antes.
Principais impurezas inconvenientes: água, ácidos graxos livres, gomas, colágeno (gordura animal).
Biodiesel Congress 2010
Condicionamento da Condicionamento da Matéria PrimaMatéria Prima
Processos de remoção de ácidos graxos livres: Se IA < 1% É possível prosseguir com a reação,
porém com perda de rendimento biodiesel/matéria prima. Para garantir um rendimento superior a 98% p/p, o IA deve ser normalmente menor que 0,2% p/p. Para isso, deve-se neutralizar a matéria prima com solução aquosa de soda cáustica, seguindo de uma operação de separação da borra, lavagem com água e secagem.
Se 1% < IA < 5% desacidificação física (destilação por arraste a vapor);
Se IA > 5% esterificação anterior à transesterificação. Cuidado: Se IA > 5%, o que será os demais 95%? Ainda são triglicerídeos?
Os ácidos graxos livres, em ambiente cáustico, formam sabão, que ocasionam problemas na separação de fases e na purificação do biodiesel, além de, e principalmente, diminuir o rendimento biodiesel/óleo.
Biodiesel Congress 2010
Condicionamento daCondicionamento daMatéria PrimaMatéria Prima
Remoção de gomas: Degomagem com água quente (gomas
hidratáveis) Teor de P ~ 200 ppm; Demogomagem com ácido fosfórico (gomas
não-hidratáveis) Teor de P < 10 ppm; Adsorção.
As gomas se não forem adequadamente removidas poderão causar problemas na separação de fases, na concentração da glicerina e/ou na qualidade do biodiesel final.
Biodiesel Congress 2010
Condicionamento daCondicionamento daMatéria PrimaMatéria Prima
Desumidificação: integração entre aquecimento, vácuo e aspersão:
Cuidado especial quanto à exposição dos triglicerídeo a oxigênio (mesmo o absorvido pela água) em alta temperatura.
Cuidado especial com a evaporação dos ésteres mais leves.
Em um processo de alta performance, normalmente exige-se uma umidade máxima na entrada menor que 0,1% p/p;
Se não:
-OH + H3CO H H2O + H3CO
-
metóxido
+R2O
O-OH R1
OH
O+ R2O
-
R1
O
O
H
+ [Na+]
-OH R1
O-[Na
+]
O+ H2O
SabãoÁcido Graxo Hidróxido de Sódio Água
Biodiesel Congress 2010
Condicionamento daCondicionamento daMatéria PrimaMatéria Prima
Remoção de colágeno: Precipitação pela adição de um ácido forte; Adsorção.
O colágeno pode precipitar-se ao longo do processo produtivo e consequentemente causar problemas na separação de fases, na concentração da glicerina e/ou na qualidade do biodiesel final.
Biodiesel Congress 2010
Afinidade físico-química com metanol e glicerol distintas.◦ (Des)Favorecimento da cinética da reação◦ Prejuízo (ou benefício) ao equilíbrio
termodinâmico Densidade e viscosidade do biodiesel
produzido distintos. Higroscopicidade diferenciada dos demais
biodieseis.◦ Risco de perda de especificação durante
transporte e armazenamento. Inadequação de metodologias analíticas para
caracterização. Largo universo de condições operacionais
exigidos no processo de produção, para garantir flexibilidade de operação.
Dificuldades da rota etanólica potencializadas.Quais os riscos Quais os riscos
operacionais?operacionais?
Biodiesel Congress 2010
Sabões:◦ Redução do teor de ácidos graxos livres e umidade na reação de transesterificação;
◦ Otimização da proporção de catalisador e do excesso estequiométrico de metanol;
◦ Uso de Catalisadores alternativos; Vazamentos/transbordamentos:
◦ Manutenção preditiva e preventiva;
◦ Uso de equipamentos, tubulações e conexões confiáveis;
◦ Automação; Arraste:
◦ Redução dos sabões;
◦ Redução das gomas;
◦ Recuperação da matéria graxa arrastada e transformação em biodiesel.
Óleo Vegetal
Arrastes
Vazamentos
Sabões
B100
Rendimento Óleo Rendimento Óleo Biodiesel Biodiesel
Biodiesel Congress 2010
E quanto à qualidade E quanto à qualidade do Biodiesel final?do Biodiesel final?
Resolução ANP No 07 de 2008 EN 14214 ASTM D6751
CARACTERÍSTICA Tipo
MÉTODO
UND LIMITE LIMITE LIMITEABNT NBR ASTM D EN/ISO
Aspecto P - - - - LII NE NE
Massa específica a 20ºC N7148, 14065
1298, 4052
kg/m3 850,0 – 900,0 NE NE
Viscosidade Cinemática a 40°C,
N 10441 445EN ISO
3104mm2/s 3,000 – 6,000 3,5 - 5,0 1,9 - 6,0
Água e sedimentos, máx. P - 2709 - mg/Kg 500 500 500
Contaminação Total P - - EN 12662 mg/kg 24 24 NE
Ponto de fulgor, mín. P 14598 93 EN
ISO3679°C 100 120 130
Teor de éster, mín P - - EN 14103 % massa 96,5 96,5 NE
Ponto de Entupimento, máx. N - 6371 - °C 10
Resíduo de carbono, máx. P -4530, 189
EN ISO 10370,
% massa 0,05 NE 0,05
Cinzas sulfatadas, máx. P 9842 874 ISO 3987 % massa 0,02 0,02 0,02
Enxofre total, máx. P -4294, 5453
EN ISO 14596
mg/kg 50 10 15
Sódio + Potássio, máx P - -EN 14108,
EN 14109mg/kg 5 5 NE
Cálcio + Magnésio, máx. P - - EN 14538 mg/kg 5 5 NE
Fósforo, máx. P - 4951 EN 14107 mg/kg 10 10 10
Biodiesel Congress 2010
60
70
80
90
100
110
120
130
140
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
(1)/(2), %
Iod
ine
Nu
mb
er
(1)Soya - (2)Castor
(1)Cotton - (2)Soya
(1)Soya - (2)Rapeseed
Max Limit EN 14214
Blend de Biodieseis – Índice de Blend de Biodieseis – Índice de IodoIodo
Fonte: Tecbio
Biodiesel Congress 2010
0.85
0.86
0.87
0.88
0.89
0.9
0.91
0.92
0.93
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
(1)/(2), %
De
ns
ity
20
oC
/4o
C (1)Castor - (2)Cotton
(1)Soya - (2)Castor
(1)Rapeseed - (2)Castor
(1)Soya - (2)Rapeseed
Lower Limit EN 14214
Upper Limit EN 14214
Blend de Biodieseis – Blend de Biodieseis – DensidadeDensidade
Fonte: Tecbio
Biodiesel Congress 2010
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
(1)/(2), %
Vis
co
sit
y @
40
oC
, m
m2
/s
(1)castor - (2)Cotton
(1)Soya - (2)Castor
(1)Rapeseed - (2)Castor
Lower Limit EN 14214
Upper Limit EN 14214
Blend de Biodieseis – Blend de Biodieseis – ViscosidadeViscosidade
Fonte: Tecbio
Biodiesel Congress 2010
Mais um aspecto que Mais um aspecto que diferencia as matérias diferencia as matérias
primas...primas...
Biodiesel Congress 2010
Biodiesel Congress 2010
Muito Obrigado!Muito Obrigado!
Expedito José de Sá Parente JúniorExpedito José de Sá Parente Júnior
Diretor IndustrialDiretor Industrial
+55 11 3137 3100+55 11 3137 3100
+55 11 8980 4571+55 11 8980 4571
expedito.junior@brasilecodiesel.com.brexpedito.junior@brasilecodiesel.com.br
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