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Resumo
A preservação do meio ambiente tem sido o centro de pesquisas e debates mundiais. Da vasta gama de assuntos relacionados ao tema, destacam-se a necessidade de substituição dos combustíveis fósseis e a preservação do ar, das águas e dos solos. O biodiesel é um biocombustível renovável, não tóxico, biodegradável, possui índices de compostos de enxofre praticamente nulos, incentiva à economia e o desenvolvimento rural, além de poder ser produzido a partir de diferentes matérias-primas. Sua produção a partir do óleo residual de fritura evitaria que o mesmo fosse descartado diretamente nos sistemas de esgoto, deixando de poluir as águas e os solos. Nesse contexto, o objetivo desse trabalho foi à produção de biodiesel a partir de óleo de fritura. Assim, foram preparadas misturas de diesel e biodiesel em diferentes concentrações (B10, B15, B25 e B50) para que as mesmas fossem queimadas em motor de bancada para análise da emissão de gases poluentes. Através de sensores eletroquímicos, foi possível detectar os gases CO, NOx e SO2 na ordem de ppm. As emissões do gás CO foram maiores para as misturas B15 e B25, indicando que nessas concentrações o biodiesel provavelmente dificulta a combustão completa no motor, já que as emissões de CO estão vinculadas a uma combustão incompleta. Foi possível concluir ainda que as emissões de NOx diminuem levemente a medida que aumenta a concentração de biodiesel. E com relação as emissões de SO2 foi possível observar que as concentrações foram maiores nas misturas B15 e B25, apresentando a menor emissão para a mistura B10, a qual foi muito semelhante ao diesel puro. A caracterização físico-química realizada determinou que o biodiesel produzido estava dentro dos padrões exigidos pela Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis. As misturas de diesel/biodiesel nas concentrações B10, B15 B25 e B50 funcionaram tão bem quanto o motor abastecido somente com diesel, não sendo necessárias modificações no motor. Não foram observadas ocorrências de redução da potência para quaisquer das misturas utilizadas.
Palavras-chave
combustíveis renováveis poluição atmosférica técnicas analíticas.
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Como Citar
PINTO, G. C. D. S., & MOTHÉ, G. A. (2019). PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE ÓLEO RESIDUAL E A SUA UTILIZAÇÃO EM MOTOR DE BANCA PARA ANÁLISE DA EMISSÃO DE GASES POLUENTES. Exatas & Engenharias, 9(25). //doi.org/10.25242/885X92520191793
- 25 out 2006 - 20:37 - Última atualização em: 09 nov 2011 - 19:22
Combustível feito à base de grãos pode aliviar a demanda por diesel e diminuir o impacto no efeito estufa.
Para superar o desafio de atender a crescente demanda por energia de forma sustentável, causando o menor impacto possível ao ambiente, é necessário buscar alternativas energéticas que possam substituir os combustíveis fósseis, mesmo que parcialmente. O limite ao uso do petróleo não vai se dar pelo esgotamento da fonte, mas pela redução da capacidade ambiental do planeta de absorver os gases oriundos de sua combustão. Neste artigo vamos defender como alternativa o biodiesel, mas antes é importante ponderar sobre a situação que nos conduz ao seu uso.
O transporte é um dos maiores responsáveis pela emissão de poluentes, uma vez que depende da queima (combustão) do petróleo e de seus derivados - combustíveis não renováveis com alto teor de carbono. Em 1999, de toda a energia primária consumida no mundo, 43% veio do petróleo, e do consumo total de petróleo 58% destinou-se ao setor de transporte, o único a apresentar aumento no consumo (de 53%) desde as primeiras crises de abastecimento na década de 70, de acordo com dados da IEA (Agência Internacional de Energia), de 2001. No Brasil, o petróleo também mantém a liderança entre as fontes de combustível. Em 2003, 50% da energia consumida no país teve como fonte o óleo e seus derivados, o transporte foi o destino de praticamente metade desse total, segundo o Ministério das Minas e Energia.
Hoje a maior preocupação é o transporte rodoviário, que tem crescido muito, principalmente nos países em desenvolvimento, por conta do aumento populacional e do aumento das riquezas geradas e distribuídas. Maior renda resulta no conseqüente aumento da motorização. Estima-se que nas próximas décadas o uso de energia em transporte nos países em desenvolvimento represente cerca de 40% do consumo de energia mundial. Para o período de 2000 a 2030, o WBCSD (Conselho Empresarial Mundial para o Desenvolvimento Sustentável) projeta um crescimento médio anual de 0,9% para Europa, 1,2% para América do Norte, 2,9% para América Latina, 3,6% para Índia e 4,2% para China.
Considerando ainda os impactos ambientais provocados pelo uso de combustíveis fósseis - sendo o mais complexo deles o aquecimento global produzido pela intensificação do efeito estufa, provocado pelas emissões de CO2 -, cabe ressaltar a necessidade de formulação de uma política energética para o setor de transporte
que promova sua maior eficiência e reduza a dependência do petróleo e das emissões de poluentes atmosféricos. É de extrema relevância diversificar a matriz energética para o
mundo.
Para atender a essa demanda, surgem os biocombustíveis. Do ponto de vista estratégico, é uma alternativa interessante, pois podem ser produzidos em diferentes regiões. Do ponto de vista ambiental é positivo, uma vez que, produzidos de biomassa renovável, suas emissões de dióxido de carbono são praticamente anuladas quando a biomassa volta a crescer, pois, para a fotossíntese, ela usa o mesmo dióxido de carbono contido na atmosfera, o que possibilita um balanço nulo deste gás.
Além das questões globais, os biocombustíveis apresentam vantagens relativas ao meio ambiente local: como não possuem enxofre em sua composição, sua queima não provoca emissão de óxidos de enxofre, poluente danoso à qualidade do ar. Do ponto de vista econômico, representa muitas vezes um combustível mais barato e produzido localmente, como o caso do álcool brasileiro. Empregam mais trabalhadores, em geral os menos qualificados. Além disso, o uso de um combustível que melhora a qualidade do ar reduz as despesas do Estado com saúde pública. Com base nesta argumentação, podemos concluir que, como alternativa à gasolina e ao diesel, os biocombustíveis são de extrema relevância e urgência.
Vale ainda ressaltar a complexidade do setor de transporte em relação aos demais consumidores de energia. A área conta com ampla infra-estrutura e frota, ambas adequadas aos combustíveis líquidos usados em motores de combustão interna existentes hoje e certamente nas próximas décadas. É neste contexto que o álcool e o biodiesel apresentam vantagens para uso imediato em relação às atuais alternativas e assumem um importante papel no que tange à diversificação da matriz energética de transporte.
No Brasil, o cultivo da cana-de-açúcar para a produção do álcool combustível já é um exemplo para o mundo de alternativa energética competitiva baseada na biomassa. O balanço de energia e emissão de poluentes é muito positivo se comparado ao da gasolina. Evidentemente, isto se deu em razão de uma política de governo pela qual se investiu pesadamente nessa alternativa, que, no entanto não decepcionou. Os ganhos obtidos foram bem superiores ao que foi investido .
A mesma evolução pode se esperar do biodiesel. Trata-se de um combustível alternativo ao óleo diesel mineral, resultado da transformação química de matérias primas de óleos vegetais, como dendê, soja, mamona, entre outros, ou gorduras animais e resíduos gordurosos, como o óleo residual de fritura e esgoto sanitário. A obtenção de ésteres pode ocorrer por meio de vários processos: transesterificação dos triglicerídeos constituintes da matéria-prima, hidrólise dos triglicerídeos em ácidos graxos e sua posterior esterificação ou craqueamento catalítico ou térmico. O processo mais utilizado atualmente é o primeiro, onde ocorre a reação dos óleos vegetais com metanol ou etanol, na presença de um catalisador, tendo como produtos o biodiesel e a glicerina, que pode ser usada, por exemplo, na indústria farmacêutica.
Desde a segunda metade da década de 90 tem crescido a utilização de biodiesel como combustível no mundo, e as experiências pioneiras surgiram na União Européia, que produziu, em 2004, 1,9 milhão de toneladas e possui capacidade de produção de 2,3 milhões de toneladas por ano, de acordo com dados do EBB (Comitê Europeu de Biodiesel). Apesar disso, o custo de produção de biodiesel no continente ainda é elevado se for comparado ao do óleo diesel. Por isso, o emprego dessa alternativa depende de intervenção política através de isenção, mesmo que parcial, de taxas e de impostos. O quadro da pág. 62 resume as características de produção e comercialização do biodiesel nos quatro países em que esse combustível é mais utilizado.
Potenciais e Desafios
Em 2004, o governo brasileiro instituiu o Programa Brasileiro de Produção e Uso do Biodiesel, que prevê que ele seja adicionado ao diesel mineral em quantidades a ser gradativamente modificadas: B2 (2% de biodiesel e 98% de diesel) de forma autorizada até 2008; B2 de forma obrigatória a partir de 2008; e B5 (5% de biodiesel) de forma obrigatória a partir de 2013.A mistura é feita pelas distribuidoras de combustíveis, assim como ocorre na adição de álcool anidro à gasolina. As refinarias também estão autorizadas a fazer a mistura e, posteriormente, entregar o B2 às distribuidoras. Para tanto, uma nova estrutura logística deverá ser implantada, o que por vezes gera algumas resistências. No entanto, para qualquer nova alternativa energética que seja introduzida no mercado, ajustes se farão necessários, até que o mercado se consolide e a nova alternativa amadureça dispensando eventuais benefícios e incentivos.
De acordo com a ANP (Agência Nacional de Petróleo), a capacidade autorizada de produção das plantas de biodiesel no Brasil é da ordem de 85,3 milhões de litros anuais. Ainda bem inferior à quantidade necessária para atender as metas estabelecidas pelo Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel: 800 milhões de litros (2% de 40 bilhões de litros de diesel consumidos em 2005), em sua fase inicial. A
atual estrutura de produção ainda é incipiente e fortemente baseada em experiências de plantas-piloto, o que resulta em tal volume de produção ainda reduzido. Porém é esperado que, com o avanço do programa, a adequação das distribuidoras a esse novo produtor bem como a proximidade da fase de obrigatoriedade, o volume de biodiesel produzido aumente consideravelmente para atender a demanda.
É importante destacar que o controle da qualidade do produto também é um aspecto que precisa ser agilizado e melhorado, pois o biodiesel deve, como todos os demais combustíveis, atender às especificações estabelecidas pela ANP. Isso ainda é um gargalo, dada a pouca experiência por parte da maioria dos produtores e o emprego de processos por vezes artesanais. Some-se a isso a enorme diversidade de matérias-primas que o Brasil apresenta. Diferentemente do que ocorre na Europa, onde o biodiesel é feito da colza e do metanol, no Brasil vários óleos vegetais podem ser utilizados.
Em relação a essa grande diversidade de matérias-primas, é necessário analisar adequadamente os diversos parâmetros envolvidos, como custos de produção, taxas de emissões ao longo do ciclo de vida do produto bem e nível de empregos gerados. Por exemplo, de acordo com levantamento feito pelo NAE (Núcleo de Assuntos Estratégicos da Presidência da República), o balanço energético do biodiesel de soja, sem levar em consideração os subprodutos, resulta em uma relação produção/consumo de 1,43, ou seja, para cada unidade de energia investida na produção de soja para combustível, é produzida 1,43 unidade de energia renovável. Para o dendê, o balanço energético chega a 5,6, e para a macaúba, 4,2.
Vale ressaltar ainda a alternativa de aproveitar óleos vegetais usados (óleos residuais), principalmente nos grandes centros urbanos, onde há maior disponibilidade e já existe a logística necessária para sua coleta. Óleos residuais já são transformados em biodiesel na planta piloto da Coppe/UFRJ (Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro) desde 2000. O produto é usado com excelentes resultados em misturas B5 nos caminhões da Comlurb (empresa responsável pela coleta de lixo no Rio de Janeiro). Inicialmente o óleo era fornecido pela rede de lanchonetes McDonald's e depois pelo restaurante do Centro de Pesquisas da Petrobras (Cenpes), localizado na Ilha do Fundão, próximo à planta de biodiesel da universidade. Como o valor desse óleo é muito inferior ao do óleo vegetal virgem, o custo de produção de biodiesel fica bem mais competitivo. Entretanto, esta é uma opção viável só quando se tem um volume expressivo de óleo residual.
Segundo estudos desenvolvidos pelos ministérios do Desenvolvimento Agrário e da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, seria possível gerar por volta de 45 mil empregos no campo. Fazendo uma estimativa de que para cada emprego no campo são gerados outros três na cidade, poderiam ser criados 180 mil empregos na implantação do B5. Caso o programa se baseie em agricultura familiar e que esta tenha participação de 6% no mercado de biodiesel, é possível estimar, com otimismo, que se chegue a até 1 milhão de empregos.
Frota Pesada
O Brasil apresenta uma matriz energética de transportes com inclusão expressiva de renováveis, como o álcool hidratado, que vem aumentando sua participação devido ao enorme aumento de vendas de veículos "flex-fuel" que em sua maioria utilizam esse combustível, e o álcool anidro misturado a toda gasolina nacional.O álcool, entretanto, tem características similares às da gasolina, por isso é mais adequado aos motores com ignição por centelha, ciclo Otto, que equipam os veículos leves nacionais. O combustível não é usado em veículos pesados como ônibus e caminhões, que utilizam motores a compressão. Para essa frota, servem apenas o diesel ou combustíveis com características similares, como o biodiesel. Vale lembrar que o fator determinante no Brasil para as importações de petróleo é exatamente o diesel. Dessa forma, um substituto, mesmo que parcial, alivia a pressão por importação de petróleo mais leve. Isto posto, verifica-se a importância de superar alguns obstáculos que surgem no momento em que se inicia a inserção de um novo energético na matriz de transporte do Brasil.
O país deve se posicionar para manter a liderança na produção de biocombustíveis. O mundo todo se prepara para produzi-los. No entanto, o país possui enormes vantagens comparativas, como a disponibilidade de terra agriculturável, recursos hídricos, clima favorável, entre outras. No entanto, para que essas vantagens comparativas se tornem competitivas, é preciso investimento e uma gestão competente e responsável. A produção descuidada de biocombustíveis pode representar também o esgotamento do solo, concentração de renda, deslocamento de culturas alimentares, maiores emissões de poluentes atmosféricos, sonegação de impostos, entre outros problemas.
Evidentemente não se espera que os biocombustíveis possam substituir os derivados de petróleo, mas com certeza eles serão parte significativa da matriz energética mundial, em especial no setor de transportes. Porém, se cuidadosamente gerenciados e utilizados em combinação com sistemas de propulsão de maior eficiência, eles poderão contribuir com uma saída para o impasse entre as necessiddes de crescimento econômico, de proteção ambiental e de qualidade de vida. Para que essas alternativas se tornem competitivas e sustentáveis, é essencial aplicar recursos em pesquisa e desenvolvimento, bem como criar incentivos financeiros para reduzir os custos iniciais e os riscos associados a rotas tecnológicas não convencionais.
Por Suzana Kahn Ribeiro
Suzana Kahn Ribeiro é professora do Programa de Engenharia de Transportes do Coppe (Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia) da Universidade Federal do Rio de Janeiro. É autora dos livros O álcool e o aquecimento global, Transporte e mudança climática, Transporte sustentável. Coordenou o capítulo de transporte do quarto relatório do Painel Intergovernamental
de Mudanças Climáticas (IPCC) da ONU.