Upload
vinicius-nery
View
24
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Biodiesel de Sebo Bovino //Aspectos tecnolgicos e produtivos
Lucas O. Campos 11076111
Murilo D. Rossi 11029411
Vincius N. de Arajo 11107311
Vincius Raueny 11060811
Tambm conhecido como:
Picanha;
Churrasquinho;
T-bone, etc
3/31/2015 2
Alguns dados histricos
3/31/2015 3
Pessoal, aqui vcs devem citar alguns fatos histricos importantes, eu anotei algumas coisas importantes na ultima aula dela:
Produo da biomassa no brasil
Com X toneladas de sebo, produz-se Y toneladas de biodiesel
Qual o investimento nessa rea?
Participao do Biodiesel do sebo no mercado? (eu sei que eh em torno de 17%, ta no paper do biodiesel de sebo no brasil)
O que mais vcs acharem til colocar, curiosidades tbm so bem-vindas!
Colocar dados atuais sobre o PNPB e a evoluo da concentrao de biodiesel no diesel (B2, B3, B4, B5, B6 e B7)
A pagina 62, tabela 1 do artigo do sebo bovino no brasil traz a evoluo da produo de biodiesel de 2005 pra c, acho legal colocar essa info!
Tomem quantos slides vcs quiserem pra isso!
3/31/2015 4
Alguns dados histricos...
PNPB (2005) - Implanta a produo e o uso de biodiesel no Brasil de forma sustentvel a partir de diversas fontes oleaginosas;
Lei 11.097/2005 - Obrigatoriedade de adio de Biodiesel ao Diesel;
Porcentagens: 2%(B2) 2005-2009; 5%(B5) em Jan/2010; 6%(B6) em Jul/2014; 7%(B7) em Nov/2014;
Predomnio da soja (80%);
3/31/2015 5
Pecuria no Brasil
Entre as maiores do mundo;
Efetivo bovino de 205 milhes de cabeas (IBGE, 2010);
Carne seu principal produto;
Subprodutos: Couro para a indstria caladista; Ossos para produo de farinha utilizada em rao animal;
Colgeno vinculado indstria alimentcia; Leite; Sebo, utilizado pela indstria de higiene e limpeza, bem como a produo de biodiesel;
Fonte: http://risadapontocom.blogspot.com.br/2010/10/best-da-vaca.html
3/31/2015 6
Produo da Biomassa no Brasil
Produto obtido a partir de residuos de tecidos bovinos, de aves ou peixes;
Custo relativamente baixo;
23 kg de sebo por cabea;
17% da produo total de biodiesel;
3/31/2015 7
Preo do Sebo
Evoluo do Preo de Sebo Bovino e de Boi Gordo, Mdia Anual em Valores Nominais, Brasil, 2005 a 2009.
3/31/2015 8
Sebo X Soja
Participao Percentual da Soja e do Sebo Bovino na Produo Brasileira de Biodiesel, Outubro de 2008 a Dezembro de 2010.
2000
70% Sabo e sabonetes
15% Combustvel
10% Rao animal
5% Outros
2007
61% Sabo e sabonetes
13% leo vegetal de cozinha
12% Combustvel
10% Rao
4% Queimado em caldeiras
A biomassa: viso geral
A biomassa consiste, basicamente, em gordura, tratada como subprotudo da carne.
3/31/2015 9
A biomassa: extrao do leo bruto
A partir da gordura bovina, o leo bruto extrado. As rotas de extrao mais utilizadas so:
3/31/2015 10
Rota mecnica: extrao por derretimento
Aquecimento gradual at 100C em presso reduzida
Matria residual em suspenso removida por percolao seguida
de filtrao.
Rota qumica: extrao por CO2 supercrtico (SC-CO2)
Ocorre a 45C, 500bar de presso e vazo de 3mL
CO2/min
Biomassa deve estar seca atravs de congelamento
(freeze-dried).
Propriedade Valor Referncia Viscosidade
cinemtica a 40C (mm/s)
46,37 (CHAKRABORTY et
al, 2013)
ndice de Cetanos 50,17 (MORAES, M.S.A.,
2008)
Algumas propriedades do leo bruto filtrado
Comparao entre leo bruto e o biodiesel de alguns vegetais quanto viscosidade cinemtica a 40C (mm/s)
Vegetal leo bruto Biodiesel Referncia
Algodo 50,0 4,0
(DA CUNHA, M.E., 2008)
Soja 65,0 4,1
Canola 39,5 4,5
Seringueira 66,2 5,8
Ento, o que fazer se voc tiver leo guardado no seu caminho? Deixe ele l!
Alta viscosidade: entope os injetores!
Alto PEFF: entope o filtro E os injetores!
A queima da glicerina presente no leo forma compostos mortferos, como a acrolena!
3/31/2015 11
txica! irritante! cancergena!
A transesterificao: o que ?
O processo de transesterificao uma das formas de se obter biodiesel a partir do leo bruto (gordura). A outra forma mais conhecida a esterificao.
uma reao que ocorre em partes, com o leo bruto na presena de um lcool e de um catalisador em condies timas dentro de um reator BSTR.
As caractersticas do produto final dependem da composio da biomassa. O tipo de lcool e de catalisador utilizados interferem na eficincia e qualidade do processo.
3/31/2015 12
A transesterificao: como ocorre?
3/31/2015 13
Algumas observaes... claro que o verdadeiro formato dos cidos graxos no so sempre lineares e lindinhos e fofos, eles dependem da composio do leo da biomassa, no caso do leo do sebo bovino, temos:
3/31/2015 14
cido Graxo Composio (%m/m)
Mirstico (C14:0) 3,10
Palmtico (C16:0) 29,10
Esterico (C18:0) 18,90
cido oleico (C18:1) 44,00
cido linoleico (C18:2) 0,90
cido linolnico (C18:3) -
Araqudico (C20:0) -
Outros 4,00
Catalisador? Como assim?! O uso de catalisador no processo de transesterificao no to simples quanto parece! Quando a biomassa apresenta mais de 4% de acidez, normalmente emprega-se o uso de catalisadores cidos para diminuir a formao de subprodutos indesejveis, como o sabo.
Biomassas de origem animal normalmente apresentam alto ndice de acidez.
Para o sebo bovino, trabalhos de produo de biodiesel foram feitos utilizando-se catlise bsica com preferncia para o KOH, pois o NaOH permite a formao de sabes que so difceis de serem separados!
3/31/2015 15
Como a catlise ocorre? No processo de produo de biodiesel, utiliza-se catlise homognea, onde tanto o soluto quanto o catalisador encontram-se em fase lquida.
Ao final do processo de transesterificao, lavagem com gua acidificada necessria para remoo do catalisador bsico.
O lcool e o catalisador NO so misturados diretamente com o leo!
3/31/2015 16
o Mas o qu acontece dentro do misturador?
Dentro do misturador...
lcool e catalisador so misturados, o que ocorre dentro do misturador a formao do alcxidos, estes que iro interagir com o leo!
Supondo o uso de metanol e hidrxido de potssio:
+ 3 3 +2
3 3 + +
O composto 3 conhecido como alcxido, e o responsvel
pelo processo de transesterificao ocorrer rapidamente!
O que o alcxido faz?
Depois de misturado no misturador, a soluo levada ao reator principal, para ser misturado ao leo bruto.
O alcxido vai clivar uma das ligaes qumicas no cido graxo, mas qual delas?
3/31/2015 18
Ligao Entalpia de ligao a 25C e 1atm (kJ/mol)
= 802
412
351
348
A clivagem das ligaes C-O so priorizadas por conta da temperatura e presso no reator durante o processo e tambm pela afinidade eletrnica!
Mais observaes...
3/31/2015 19
Os lcoois devem ser utilizados em excesso, o excesso favorece o deslocamento da reao para a direita.
O excesso de lcoois recuperado por processos de separao.
O catalisador recuperado no final da reao!
Como o catalisador constantemente recuperado durante a reao, sua quantidade muito menor que a quantidade lcool utilizado.
Normalmente, aplica-se uma proporo de 6:1 lcool:leo e mais 1,5% de catalisador KOH (percentual em massa relativo massa de leo).
Concluda a transesterificao... Com o trmino da reao, o que nos sobra uma mistura de glicerol, monoalquilsteres (biodiesel) e uma srie de impurezas que sero retiradas por processos descritos a seguir...
3/31/2015 20
A maior parte dos contaminantes so o glicerol e a gua, caso a biomassa no tenha sido propriamente seca antes do processo de transesterificao.
O biodiesel tambm contm traos de catalisador e lcool que foi utilizado em excesso.
... Comea a separao e purificao
3/31/2015 21
A separao e purificao do biodiesel.
3/31/2015 22
Formas de separao
Decantao
Centrifugao
3/31/2015 23
Por que realizar a purificao?
Contaminantes interferem nas caractersticas finais
Entupimento dos filtros
Desempenho em motores prejudicado
Deteriorao dos motores
Armazenagem comprometida
3/31/2015 24
Formao de duas fases
Superior: steres alqulicos de cidos graxos com traos de glicerol, lcool e catalisador.
Inferior: glicerol.
3/31/2015 25
Mtodos
Lavagem cida Remove o catalisador residual, glicerol, metanol e sabo;
Diminui a alcalinidade pela formao de sais e dissoluo;
demorada e gera efluentes contaminados.
Uso de adsorventes (i.e. Magnesol) Remove sabo e glicerina
Reduz o tempo de processo (eliminando etapa de lavagem)
3/31/2015 26
Secagem
Eliminar gua em excesso
Eliminar metanol/etanol
3/31/2015 27
Processo detalhado
3/31/2015 28
Fonte: Notas de aula da prof. Ana.
Processo detalhado
3/31/2015 29
Fonte: Notas de aula da prof. Ana.
Comparao dos mtodos
Comparao de teores de cidos graxos livres e glicerol ligado em amostras de biodiesel com diferentes processos
3/31/2015 30
Subprodutos
Glicerina Tintas
Adesivos
Produtos Farmacuticos
Produtos Txteis
Higiene e Limpeza
Supositrios
3/31/2015 31
Mistura de biodiesel de sebo bovino em motor diesel durante 600 horas (Corra, I. et al)
Biodiesel
70% Biodiesel de sebo bovino
30% Biodiesel de algodo
Motor
MWM D299.3
Datalogger Campbell
Teste
Teste de 600h
Aquisio de dados a cada 100h
3/31/2015 32
Mistura de biodiesel de sebo bovino em motor diesel durante 600 horas (Corra, I. et al)
3/31/2015 33
Mistura de biodiesel de sebo bovino em motor diesel durante 600 horas (Corra, I. et al)
3/31/2015 34
Tabela 1 Caractersticas fsico-qumicas do leo lubrificante.
Variveis avaliadas Novo 100h 200h 300h 400h 500h 600h
Aparncia Visual LCC LP LP LP LP LP LCE
Viscosidade a 40C (cSt) 99,1 100,4 121 111,5 108,4 110,6 128,6
Viscosidade a 100C (cSt) 15,1 16,4 16,4 17,53 16,9 16,4 19,6
gua por destilao (%) < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 0,05 0,05 0,05
Diluio 0 0 0 0 Negat. Negat. Negat.
ndice de basicidade TBN (mmgHOK g min -) 10,2 9,7 9,53 8,3 9,87 10,25 8,4
Ponto de Fulgor (C) 242 192 240 230 240 232 232
Insolveis (%) 0,29 1,22 0,36 0,38 0,44 0,42 0,85
Nota: LCC = Lquido Castanho Claro; LP = Lquido Preto; LCE = Lquido Castanho Escuro
Propriedades Biodiese
l Sebo
Bovino
35
Propriedades Limitesa (D e B2) B100
b B2
c Diesel
Densidade (20 C Kg L-1) 0.820 a 0.865 0.872 0.844 0.844
Ponto de Fulgor (min C) min. 38.0 156.7 43.0 40.7
Viscosidade cinemtica (40 C mm2 s-1) Anotar 5.3 2.7 2.7
PEFF (max C) Anotar 14.3 -11.7 -15.3
Ponto de Nvoa (cristalizao) C 19-09 15 (CHAKRABORTY, 2013) - -
Poder Calorfico Anotar 40.29 (CHAKRABORTY, 2013) - -
Corrosividade ao cobre 1A 1A - -
ndice de acidez mg KOH g-1 0.8 0.703 (MORAES, 2008) - -
Nmero de Cetano - 60.35 47.15 46.52
Na (mg kg-1) 10 max 1.63 - -
K (mg kg-1) 10 max
Descrio das Propriedades
3/31/2015 36
Descrio das Propriedades
3/31/2015 37
Corrosividade ao Cobre
Ponto de Fulgor
Poder Calorfico
Nmero de Cetano
Bibliografia
Corra, Ila; Maziero, Jos; Storino, Moiss, Mistura de biodiesel de sebo bovino em motor diesel durante 600 horas, Santa Maria V.41 n47, p. 1189-1194, Jul, 2011.
DA CUNHA, M. Caracterizao de Biodiesel Produzido com Misturas Binrias de Sebo Bovino, leo de Frango e leo de Soja. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, 2008.
3/31/2015 38