Rendimento do Biodiesel x Qualidade dos óleos Expedito José de Sá Parente Júnior Biodiesel Congress 2010 São Paulo, 23 de ...
NORDESTE CENTRO-SUL MOTIVAÇÃO – Os problemas ambientais que afetam a qualidade de vida da população das grandes cidades. P...
Fonte: Plano Decenal de Expansão Energética 2008-2017, MME Oferta Potencial de Óleos e Gorduras
Produção mundial de óleos vegetais Fonte: USDA
Produção brasileira de oleaginosas Fonte: ABIOVE
Matérias Primas para Biodiesel no Brasil Fonte: Boletim Mensal do Biodiesel Abr 2010, ANP
Participação do biodiesel no mercado de óleo de soja <ul><li>Safra Soja 2009/2010 = 67,9 mil kTon (CONAB) </li></ul><ul><l...
Produção, produtividade e preço Fonte: Plano Decenal de Expansão Energética 2009-2019, MME Fonte: CBOT
Preço atrelado ao da soja <ul><li>É consenso que o óleo de soja continuará sendo a matéria prima protagonista do setor de ...
Biodiesel é um negócio de custo variável Fonte: Brasil Ecodiesel, Relatório de Divulgação dos Resultados 2T10
Tecnicamente, qual a diferença entre matérias primas?
Fonte: Embrapa Qual a Diferença entre Matérias Primas? Matéria-prima Rendimento (kg/ha.ano) Teor de óleo (%) Produtividade...
Cadeia Produtiva ARMAZENAMENTO E EXPEDIÇÂO DOS PRODUTOS C&CQ Biodiesel Glicerina ... Caracterização: Acidez Teor de Metano...
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 ...
Qual a Diferença entre Matérias Primas? Composição dos ácidos graxos dos óleos  (Nascimento, 2003 apud COSTA NETO et alii,...
Condicionamento da Matéria Prima <ul><li>Objetivo: adequação da matéria prima à especificação de qualidade requerida pela ...
Condicionamento da  Matéria Prima <ul><li>Processos de remoção de ácidos graxos livres: </li></ul><ul><ul><li>Se IA < 1%  ...
Condicionamento da Matéria Prima <ul><li>Remoção de gomas: </li></ul><ul><ul><li>Degomagem com água quente (gomas hidratáv...
Condicionamento da Matéria Prima <ul><li>Desumidificação: integração entre aquecimento, vácuo e aspersão: </li></ul><ul><u...
Condicionamento da Matéria Prima <ul><li>Remoção de colágeno: </li></ul><ul><ul><li>Precipitação pela adição de um ácido f...
<ul><li>Afinidade físico-química com metanol e glicerol distintas. </li></ul><ul><ul><li>(Des)Favorecimento da cinética da...
<ul><li>Sabões: </li></ul><ul><ul><li>Redução do teor de ácidos graxos livres e umidade na reação de transesterificação; <...
E quanto à qualidade do Biodiesel final?
    Resolução ANP No 07 de 2008 EN 14214 ASTM D6751 CARACTERÍSTICA Tipo MÉTODO UND LIMITE LIMITE LIMITE ABNT NBR ASTM D EN...
Blend de Biodieseis – Índice de Iodo Fonte: Tecbio
Blend de Biodieseis – Densidade Fonte: Tecbio
Blend de Biodieseis – Viscosidade Fonte: Tecbio
Mais um aspecto que diferencia as matérias primas...
 
Muito Obrigado! Expedito José de Sá Parente Júnior Diretor Industrial +55 11 3137 3100 +55 11 8980 4571 [email_address]
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Biodiesel congress 2010 expedito

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Biodiesel congress 2010 expedito

  1. 1. Rendimento do Biodiesel x Qualidade dos óleos Expedito José de Sá Parente Júnior Biodiesel Congress 2010 São Paulo, 23 de Setembro de 2010
  2. 2. NORDESTE CENTRO-SUL 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... 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
  3. 3. Fonte: Plano Decenal de Expansão Energética 2008-2017, MME Oferta Potencial de Óleos e Gorduras
  4. 4. Produção mundial de óleos vegetais Fonte: USDA
  5. 5. Produção brasileira de oleaginosas Fonte: ABIOVE
  6. 6. Matérias Primas para Biodiesel no Brasil Fonte: Boletim Mensal do Biodiesel Abr 2010, ANP
  7. 7. Participação do biodiesel no mercado de óleo de soja <ul><li>Safra Soja 2009/2010 = 67,9 mil kTon (CONAB) </li></ul><ul><li>40% do grão é exportado = 27,1 mil kTon </li></ul><ul><li>Dos 40,8 mil kTon processados internamente, 18% representa a produção de óleo = 7,3 mil kTon. </li></ul><ul><li>Dos quais, 80% é comercializado no mercado interno, i.e. 5,9 mil kTon. </li></ul><ul><li>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% ) </li></ul><ul><li>Isso significa que o biodiesel representa 22% do mercado interno de óleo soja ou 10% do equivalente em óleo de soja produzido no país. </li></ul>
  8. 8. Produção, produtividade e preço Fonte: Plano Decenal de Expansão Energética 2009-2019, MME Fonte: CBOT
  9. 9. Preço atrelado ao da soja <ul><li>É consenso que o óleo de soja continuará sendo a matéria prima protagonista do setor de biodiesel brasileiro na próxima década. </li></ul><ul><li>Preço dos óleos alternativos deverá estar atrelado ao preço do óleo de soja. </li></ul>
  10. 10. Biodiesel é um negócio de custo variável Fonte: Brasil Ecodiesel, Relatório de Divulgação dos Resultados 2T10
  11. 11. Tecnicamente, qual a diferença entre matérias primas?
  12. 12. Fonte: Embrapa Qual a Diferença entre Matérias Primas? Matéria-prima Rendimento (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
  13. 13. Cadeia Produtiva ARMAZENAMENTO E EXPEDIÇÂO DOS PRODUTOS C&CQ Biodiesel Glicerina ... Caracterização: Acidez Teor de Metanol Glicerideos Glicerina Livre Índice de Iodo Teor de Fósforo... INVENTÁRIO PRODUÇÃO INDUSTRIAL T, P, Re, Composição Rendimentos... MANUTENÇÃO Preditiva Preventiva Corretiva CONTROLE C&CQ Caracterização: Acidez Índice de Saponificação Teor de Metanol Índice de Iodo Teor de Fósforo... INVENTÁRIO RECEPÇÃO E ARMAZENAMENTO DAS MATÉRIAS PRIMAS Grãos Matérias Graxas Álcool Outros Insumos PRODUÇÃO DE GRÃOS Inventário Cronograma de Produção SUPRIMENTOS Matérias Primas Outros Insumos PLANEJAMENTO COMERCIALIZAÇÂO Leilões Contratos Spot VENDAS Produtos Co-produtos PLANEJAMENTO
  14. 14. 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 Matérias Primas? <ul><li>Existem dezenas de espécies identificadas </li></ul><ul><ul><li>Rendimento por hectare </li></ul></ul><ul><ul><li>Custo & Preço </li></ul></ul><ul><ul><li>Natureza das Impurezas </li></ul></ul><ul><ul><li>Composição dos Ácidos Graxos </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Número de Carbonos </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Número de Saturações </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Grupamentos Químicos </li></ul></ul></ul>
  15. 15. Qual a Diferença entre Matérias Primas? Composição dos ácidos graxos dos óleos (Nascimento, 2003 apud COSTA NETO et alii, 1999) LIMA et alii, 2007 HENG & HANNA, 1996 Ácido n.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 Ceras AGL Saturados Colágeno AGL Saturados Outras Substâncias Indesejadas   Água, Materiais Insaponificáveis, &quot;borras&quot;, culturas de microorganismos, outros contaminantes
  16. 16. Condicionamento da Matéria Prima <ul><li>Objetivo: adequação da matéria prima à especificação de qualidade requerida pela Tecnologia, com o objetivo de permitir sua maior eficiência e eficácia. </li></ul><ul><li>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. </li></ul><ul><li>Principais impurezas inconvenientes: água, ácidos graxos livres, gomas, colágeno (gordura animal). </li></ul>
  17. 17. Condicionamento da Matéria Prima <ul><li>Processos de remoção de ácidos graxos livres: </li></ul><ul><ul><li>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. </li></ul></ul><ul><ul><li>Se 1% < IA < 5%  desacidificação física (destilação por arraste a vapor); </li></ul></ul><ul><ul><li>Se IA > 5%  esterificação anterior à transesterificação. Cuidado: Se IA > 5%, o que será os demais 95%? Ainda são triglicerídeos? </li></ul></ul><ul><li>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. </li></ul>
  18. 18. Condicionamento da Matéria Prima <ul><li>Remoção de gomas: </li></ul><ul><ul><li>Degomagem com água quente (gomas hidratáveis)  Teor de P ~ 200 ppm; </li></ul></ul><ul><ul><li>Demogomagem com ácido fosfórico (gomas não-hidratáveis)  Teor de P < 10 ppm; </li></ul></ul><ul><ul><li>Adsorção. </li></ul></ul><ul><li>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. </li></ul>
  19. 19. Condicionamento da Matéria Prima <ul><li>Desumidificação: integração entre aquecimento, vácuo e aspersão: </li></ul><ul><ul><li>Cuidado especial quanto à exposição dos triglicerídeo a oxigênio (mesmo o absorvido pela água) em alta temperatura. </li></ul></ul><ul><ul><li>Cuidado especial com a evaporação dos ésteres mais leves. </li></ul></ul><ul><ul><li>Em um processo de alta performance, normalmente exige-se uma umidade máxima na entrada menor que 0,1% p/p; </li></ul></ul><ul><ul><li>Se não: </li></ul></ul>
  20. 20. Condicionamento da Matéria Prima <ul><li>Remoção de colágeno: </li></ul><ul><ul><li>Precipitação pela adição de um ácido forte; </li></ul></ul><ul><ul><li>Adsorção. </li></ul></ul><ul><li>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. </li></ul>
  21. 21. <ul><li>Afinidade físico-química com metanol e glicerol distintas. </li></ul><ul><ul><li>(Des)Favorecimento da cinética da reação </li></ul></ul><ul><ul><li>Prejuízo (ou benefício) ao equilíbrio termodinâmico </li></ul></ul><ul><li>Densidade e viscosidade do biodiesel produzido distintos. </li></ul><ul><li>Higroscopicidade diferenciada dos demais biodieseis. </li></ul><ul><ul><li>Risco de perda de especificação durante transporte e armazenamento. </li></ul></ul><ul><li>Inadequação de metodologias analíticas para caracterização. </li></ul><ul><li>Largo universo de condições operacionais exigidos no processo de produção, para garantir flexibilidade de operação. </li></ul><ul><li>Dificuldades da rota etanólica potencializadas. </li></ul>Quais os riscos operacionais?
  22. 22. <ul><li>Sabões: </li></ul><ul><ul><li>Redução do teor de ácidos graxos livres e umidade na reação de transesterificação; </li></ul></ul><ul><ul><li>Otimização da proporção de catalisador e do excesso estequiométrico de metanol; </li></ul></ul><ul><ul><li>Uso de Catalisadores alternativos; </li></ul></ul><ul><li>Vazamentos/transbordamentos: </li></ul><ul><ul><li>Manutenção preditiva e preventiva; </li></ul></ul><ul><ul><li>Uso de equipamentos, tubulações e conexões confiáveis; </li></ul></ul><ul><ul><li>Automação; </li></ul></ul><ul><li>Arraste: </li></ul><ul><ul><li>Redução dos sabões; </li></ul></ul><ul><ul><li>Redução das gomas; </li></ul></ul><ul><ul><li>Recuperação da matéria graxa arrastada e transformação em biodiesel. </li></ul></ul>Rendimento Óleo  Biodiesel Óleo Vegetal Arrastes Vazamentos Sabões B100
  23. 23. E quanto à qualidade do Biodiesel final?
  24. 24.     Resolução ANP No 07 de 2008 EN 14214 ASTM D6751 CARACTERÍSTICA Tipo MÉTODO UND LIMITE LIMITE LIMITE ABNT NBR ASTM D EN/ISO Aspecto P - - - - LII NE NE Massa específica a 20ºC N 7148, 14065 1298, 4052   kg/m3 850,0 – 900,0 NE NE Viscosidade Cinemática a 40°C, N 10441 445 EN ISO 3104 mm2/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 14109 mg/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
  25. 25. Blend de Biodieseis – Índice de Iodo Fonte: Tecbio
  26. 26. Blend de Biodieseis – Densidade Fonte: Tecbio
  27. 27. Blend de Biodieseis – Viscosidade Fonte: Tecbio
  28. 28. Mais um aspecto que diferencia as matérias primas...
  29. 30. Muito Obrigado! Expedito José de Sá Parente Júnior Diretor Industrial +55 11 3137 3100 +55 11 8980 4571 [email_address]

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