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Biodiesel Congress 2010 Rendimento do Rendimento do Biodiesel x Qualidade Biodiesel x Qualidade dos óleos dos óleos Expedito José de Sá Parente Júnior Biodiesel Congress 2010 São Paulo, 23 de Setembro de 2010

Biodiesel congress 2010 expedito

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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

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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...

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Biodiesel Congress 2010

Fonte: Plano Decenal de Expansão Energética 2008-2017, MME

Oferta Potencial de Óleos e Oferta Potencial de Óleos e GordurasGorduras

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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

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Biodiesel Congress 2010

Produção brasileira de Produção brasileira de oleaginosasoleaginosas

Fonte: ABIOVE

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Biodiesel Congress 2010

Matérias Primas para Biodiesel Matérias Primas para Biodiesel no Brasilno Brasil

Fonte: Boletim Mensal do Biodiesel Abr 2010, ANP

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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.

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Biodiesel Congress 2010

Produção, produtividade e Produção, produtividade e preçopreço

Fonte: Plano Decenal de Expansão Energética 2009-2019, MME

Fonte: CBOT

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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.

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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

Page 11: Biodiesel congress 2010 expedito

Biodiesel Congress 2010

Tecnicamente, qual a Tecnicamente, qual a diferença entre diferença entre

matérias primas?matérias primas?

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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?

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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

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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

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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

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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).

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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.

Page 18: Biodiesel congress 2010 expedito

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.

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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

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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.

Page 21: Biodiesel congress 2010 expedito

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?

Page 22: Biodiesel congress 2010 expedito

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

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Biodiesel Congress 2010

E quanto à qualidade E quanto à qualidade do Biodiesel final?do Biodiesel final?

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    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

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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

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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

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Biodiesel Congress 2010

0

2

4

6

8

10

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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

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Biodiesel Congress 2010

Mais um aspecto que Mais um aspecto que diferencia as matérias diferencia as matérias

primas...primas...

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Biodiesel Congress 2010

Page 30: Biodiesel congress 2010 expedito

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

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