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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO PAULO GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA ALICE ANTUNES M. L. FERREIRA JARDIM CAMILA MAEDO SANTOS DEISE OCHI MARCIA KAORU TAKIMOTO HENRIQUE RODRIGUES OLIVEIRA PRODUÇÃO DE BIODIESEL DIADEMA 2011

Produção de Biodiesel - Engenharia Química UNIFESP

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Relatório com informações essenciais na elaboração de uma planta de produção de Biodiesel no Brasil.

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO PAULO

GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA

ALICE ANTUNES M. L. FERREIRA JARDIM

CAMILA MAEDO SANTOS

DEISE OCHI

MARCIA KAORU TAKIMOTO

HENRIQUE RODRIGUES OLIVEIRA

PRODUÇÃO DE BIODIESEL

DIADEMA 2011

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ALICE ANTUNES M. L. FERREIRA JARDIM

CAMILA MAEDO SANTOS

DEISE OCHI

MARCIA KAORU TAKIMOTO

HENRIQUE RODRIGUES OLIVEIRA

PRODUÇÃO DE BIODIESEL

Relatório sobre a produção de biodiesel

apresentado à Universidade Federal de São

Paulo, como avaliação da unidade curricular

Processos Químicos Industriais do curso de

Engenharia Química.

Profª: Alessandra Pereira da Silva

DIADEMA 2011

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RESUMO

.

O presente relatório estuda a evolução e a atual produção de biodiesel no

Brasil e no mundo. Descreve fatos históricos relevantes, apresenta as vantagens e

desvantagens da produção, explica as diferentes rotas reacionais e a importância da

catálise, comenta sobre o controle de qualidade, analisa a evolução e a situação

atual da produção no mundo e no Brasil, compara a utilização das diferentes

matérias primas e descreve o processo de produção. Aprofundando-se mais um

pouco no Brasil, apresenta o plano nacional de produção e uso do biodiesel,

relaciona custo, preço e mercado para o biodiesel e prevê o comportamento e as

conseqüências da produção deste biocombustível no futuro. Conclui que a produção

de biodiesel se mostra promissora no mundo principalmente para a diminuição das

emissões de poluentes. No Brasil, é necessário se investir em pesquisas para a

utilização das outras muitas matérias primas disponíveis no país, a fim de se

conseguir atingir as metas de produção sem que a utilização somente da soja

produza um excesso de farelo, além de se possibilitar exportação de produtos

industrializados com valor agregado, ao invés de apenas matéria prima.

Palavras-chave: produção, biodiesel, histórico, estatísticas.

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SUMÁRIO

1 – INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 6

1.1 – DEFINIÇÃO DE BIODIESEL .............................................................. 6

1.2 – ASPECTOS HISTÓRICOS ................................................................. 8

1.3 – VANTAGENS E DESVANTAGENS .................................................. 10

2 – ROTAS REACIONAIS PARA A OBTENÇÃO DO BIODIESEL .......................... 12

2.1 – TRANSESTERIFICAÇÃO ................................................................ 12

2.2 – ESTERIFICAÇÃO ............................................................................. 13

2.3 – CRAQUEAMENTO ........................................................................... 13

2.4 - CATÁLISE ......................................................................................... 14

3 – CONTROLE DE QUALIDADE ............................................................................ 16

4 – PROCESSO DE PRODUÇÃO ............................................................................ 18

4.1 – DESCRIÇÃO DO PROCESSO ........................................................ 20

4.2 – BALANÇO DE MASSA ..................................................................... 25

5 – PRODUÇÃO DE BIODIESEL NO MUNDO ........................................................ 25

5.1 – EVOLUÇÃO E SITUAÇÃO ATUAL .................................................. 25

5.2 – MATÉRIA PRIMA ............................................................................. 31

6 – PRODUÇÃO DE BIODIESEL NO BRASIL ......................................................... 34

6.1 – PLANO NACIONAL DE PRODUÇÃO E USO DO BIODIESEL ........ 34

6.2 – MATÉRIA PRIMA ............................................................................. 36

6.3 – PRODUÇÃO ..................................................................................... 42

6.4 - CUSTO E PREÇO ............................................................................. 43

6.5 - MERCADO ........................................................................................ 45

7 - CONCLUSÃO ...................................................................................................... 47

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 48

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ÍNDICE DE ILUSTRAÇÕES

FIGURA 1: MATÉRIAS PRIMAS PARA BIODIESEL. ................................................. 7

FIGURA 2: COMPONENTES DO CUSTO DE PRODUÇÃO DE BIODIESEL. ............ 7

FIGURA 3: UTILIZAÇÃO DE ALGAS PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL. ............... 8

FIGURA 4: PORCENTAGEM DE REDUÇÃO NA EMISSÃO DE GASES

POLUENTES PELO B100 E B20. ............................................................................. 11

FIGURA 5: REAÇÃO DE TRANSESTERIFICAÇÃO. ................................................ 12

FIGURA 6: REAÇÕES DE HIDRÓLISE DE TRIGLICERÍDEOS E DE

ESTERIFICAÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS................................................................. 13

FIGURA 7: CRAQUEAMENTO DE UM TRIGLICERÍDEO. ....................................... 14

FIGURA 8: TESTES DE QUALIDADE DO BIODIESEL. ........................................... 17

FIGURA 9: PARÂMETROS IMPORTANTES NA ANÁLISE DE QUALIDADE. ......... 18

FIGURA 10: DIAGRAMA DE BLOCOS PARA A PRODUÇÃO DO BIODIESEL. ...... 19

FIGURA 11: FLUXOGRAMA PARA A PRODUÇÃO DO BIODIESEL. ...................... 19

FIGURA 12: PRENSA PARA EXTRAÇÃO DE ÓLEO. .............................................. 20

FIGURA 13: FILTRO UTILIZADO NA PURIFICAÇÃO DO ÓLEO EXTRAÍDO. ......... 21

FIGURA 14: SISTEMA DE PREPARO DO CATALISADOR. .................................... 22

FIGURA 15: REATOR DE TRANSESTERIFICAÇÃO. .............................................. 22

FIGURA 16: INTERIOR DO REATOR DE TRANSESTERIFICAÇÃO. ...................... 23

FIGURA 17: TORRE DE RECUPERAÇÃO DO ÁLCOOL. ........................................ 23

FIGURA 18: TANQUES DE EXTRAÇÃO LÍQUIDO-LÍQUIDO. ................................. 24

FIGURA 19: DESUMIDIFICADOR PARA PURIFICAÇÃO DO BIODIESEL. ............. 24

FIGURA 20: BALANÇO DE MASSA SIMPLIFICADO. .............................................. 25

FIGURA 21: EVOLUÇÃO DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL NO MUNDO. ............... 26

FIGURA 22: MATRIZ ENERGÉTICA MUNDIAL. ...................................................... 27

FIGURA 23: MAPA REPRESENTANDO A DISTRIBUIÇÃO DA PRODUÇÃO

MUNDIAL DE BIODIESEL EM 2009. ........................................................................ 27

FIGURA 24: GRÁFICO DA DISTRIBUIÇÃO DA PRODUÇÃO MUNDIAL EM 2009. 28

FIGURA 25: PRODUÇÃO DE BIODIESEL NA UNIÃO EUROPÉIA EM 2009. ......... 29

FIGURA 26: EVOLUÇÃO DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL NOS CINCO PAÍSES

MAIS PRODUTORES. .............................................................................................. 30

FIGURA 27: DISTRIBUIÇÃO DA PRODUÇÃO MUNDIAL DE POSSÍVEIS

MATÉRIAS PRIMAS. ................................................................................................ 31

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FIGURA 28: DISTRIBUIÇÃO MUNDIAL DE MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADAS

PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL ......................................................................... 32

FIGURA 29: DISTRIBUIÇÃO DO USO DE MATÉRIAS PRIMAS NA UNIÃO

EUROPÉIA. ............................................................................................................... 33

FIGURA 30: DISTRIBUIÇÃO DE MATÉRIAS PRIMAS NO MUNDO. ....................... 33

FIGURA 31: DISTRIBUIÇÃO DE USINAS NO BRASIL. ........................................... 35

FIGURA 32: PRINCIPAIS MATÉRIAS PRIMAS PARA O BIODIESEL (2008-2010). 36

FIGURA 33: PRINCIPAIS MATÉRIAS PRIMAS PARA BIODIESEL NO ÚLTIMO

ANO. ......................................................................................................................... 36

FIGURA 34: RENDIMENTO DE OLEAGINOSAS. .................................................... 37

FIGURA 35: SAFRA DE 2009/2010 DE ALGUMAS OLEAGINOSAS. ...................... 38

FIGURA 36: OLEAGINOSAS DE ACORDO COM AS REGIÕES BRASILEIRAS. .... 39

FIGURA 37: PROGRAMA DE PRODUÇÃO SUSTENTÁVEL DE PALMA DE ÓLEO.

.................................................................................................................................. 40

FIGURA 38: O SEBO É A SEGUNDA MATÉRIA PRIMA MAIS UTILIZADA PARA

BIODIESEL NO BRASIL. .......................................................................................... 41

FIGURA 39: PRODUÇÃO DE BIODIESEL MÊS A MÊS (01/05 - 02/11). ................. 42

FIGURA 40: RELAÇÃO DO AUMENTO NA PRODUÇÃO COM A LEI 11.097. ........ 42

FIGURA 41: PRINCIPAIS ELEMENTOS NA COMPOSIÇÃO DO CUSTO DO

BIODIESEL. .............................................................................................................. 43

FIGURA 42: REDUÇÕES PARCIAIS OU TOTAIS DE TAXAS. ................................ 44

FIGURA 43: PREÇOS MÉDIOS PONDERADOS DO BIODIESEL NOS ÚLTIMOS

LEILÕES. .................................................................................................................. 45

FIGURA 44: PRODUÇÃO E EXPORTAÇÃO NO BRASIL. ....................................... 46

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1 – INTRODUÇÃO

1.1 – DEFINIÇÃO DE BIODIESEL

Biodiesel é um combustível derivado de fontes renováveis, que substitui total

ou parcialmente o óleo diesel de petróleo, podendo ser utilizado puro ou misturado

ao diesel de petróleo. A mistura de 2% do biodiesel ao diesel comum resulta no B2,

assim por diante até o B100, que contem 100% de biodiesel. (biodieselbr.com)

Quimicamente, o biodiesel é classificado como ésteres lineares de ácidos

graxos (PARENTE, 2003) e pode ser obtido por meio de três diferentes processos: o

craqueamento, esterificação ou a transesterificação de triglicerídeos, sendo o último

o mais utilizado. Neste processo os lipídeos, gorduras de animais ou óleos vegetais,

taiscomo o de soja, dendê e girassol, entram em reação química com um álcool

sendo estimulada por um catalisador resultando em um éster, o biodiesel, e tendo

como subproduto a glicerina.

Além da glicerina, o processo de produção de biodiesel pode gerar outros

subprodutos interessantes que aumentam o seu valor agregado e são importantes

em outros fins comerciais, como por exemplo o farelo resultante da extração de óleo

de soja, muito utilizado em rações.

As principais matérias-primas do biodiesel atualmente são os óleos vegetais

e as gorduras animais. Verifica-se a maior utilização dos óleos por serem líquidos à

temperatura ambiente, enquanto o sebo nessa condição é sólido, logo para sua

utilização é necessário fazer um tratamento térmico. O biodiesel de sebo puro

também causa grandes complicações, quando a temperatura atinge menos de 15°C,

o biodiesel metílico de sebo congela e ocorre o mesmo como o biodiesel etílico

abaixo de 7°C (biodieselbr.com). Para solucionar o problema, produtores fabricam

combustível a partir de uma mistura de óleo e gordura ou utilizam aditivos. Na Figura

1 são mostradas algumas das matérias primas mais utilizadas para produção de

biodiesel, especificamente canola, coco, palma, pinhão-manso, girassol e soja.

Como pode ser visto na Figura 2, mais de 80% do preço de produção do biodiesel

costuma vir da matéria-prima, portanto pode-se dizer que a escolha da mesma é o

fator mais importante a ser levado em conta no planejamento da produção.

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FONTE: everythingbiodiesel.blogspot.com

Pesquisas recentes estudam a produção de biodiesel a partir do óleo de

algas. Suas características físico-químicas são semelhantes as dos óleos vegetais e

o rendimento do óleo de alga é 15 vezes maior que o de palma, o de maior em

produtividade entre os óleos vegetais (biodiesel.gov.br). Acredita-se que as algas

serão uma boa matéria-prima devido a sua alta eficiência fotossintética, a biomassa

mais elevada para a produção de combustível e pelo crescimento rápido.

(DRAPCHO et al.,2008) A Figura 3 apresenta os aspectos mais importantes na

produção de biodiesel utilizando algas e mostra o rendimento dessa matéria prima

em comparação com alguns dos óleos utilizados.

FIGURA 2: COMPONENTES DO CUSTO DE PRODUÇÃO DE BIODIESEL.

FIGURA 1: MATÉRIAS PRIMAS PARA BIODIESEL.

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FONTE: csmonitor.com

Observando a comparação entre rendimento/produtividade de cada matéria

prima na Figura 3 pode-se fazer algumas considerações. Em ordem temos a

produtividade da soja, cártamo, girassol, mamona, coco, palma e algas. A produção

de biodiesel a partir de algas tem um rendimento extremamente superior a qualquer

outra matéria prima, o que impede que a produção comece a ser feita em grandes

quantidades por todo o mundo é a necessidade de avanços técnicos para

transformar a produção em larga escala. Outras importantes matérias primas que

não são citadas na Figura 3 são a canola com rendimento de 127 galões por acre e

o pinhão manso, com 202 gal/acre. (greenchipstocks.com)

1.2 – ASPECTOS HISTÓRICOS

O início da utilização de óleos como combustíveis foi em 1900, quando

Rudolph Diesel apresentou ao público da Exposição Mundial de Paris um motor

FIGURA 3: UTILIZAÇÃO DE ALGAS PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL.

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diesel funcionando com óleo de amendoim. Estes primeiros motores dieseis eram de

injeção indireta alimentados por óleos vegetais e petróleo filtrado, porém o

combustível óleo diesel somente surgiu com os motores de injeção direta. A

popularização destes motores se deu por volta da década de 50, com a motivação

do maior rendimento e o baixo consumo de combustível (PARENTE, 2003). As

primeiras notas referentes ao uso de óleos vegetais no Brasil datam da década de

20.

Em 1937, o pesquisador belga Charles George Chavanne obteve a primeira

patente de combustíveis produzidos a partir de óleos vegetais. O ano seguinte data

a primeira vez em que o óleo vegetal foi utilizado para fins comerciais, sendo

utilizado em um ônibus de passageiros da linha Bruxelas/Lovaina, na Bélgica.

(biodieselbrasil.com.br)

A utilização do óleo vegetal acabou superada com o tempo pelo diesel de

petróleo. Nota-se essa importância do petróleo com a crise ocorrida em 1974.

Nestes anos, os preços subiram mais de 300% com a descoberta, por parte do

Oriente Médio, que o petróleo não é renovável e que um dia irá acabar. Já com o

segundo choque do petróleo, em 1978, os preços permaneceram altos até 1986,

ano em que os preços voltaram a cair. (biodieselbr.com)

Esses dois eventos obrigaram novas pesquisas em busca de combustíveis

alternativos, que resultaram na implementação do Proálcool em 1975. Contudo,

somente em 1979 que o Brasil lançou a Segunda Fase do Proálcool, produzindo

álcool em grande escala. No ano decorrente, quase 80% dos carros produzidos no

país possuíam motores a álcool.

O ano de 1980 data a primeira patente de biodiesel no Brasil, pela empresa

Proerg, a qual entrou em domínio público pelo tempo e desuso. O processo

descoberto pelo professor cearense Expedito Parente gerou a primeira patente

mundialmente registrada de um processo de produção industrial de biodiesel.

(biodieselbr.com) Nos anos 80 foram realizadas pesquisas para viabilizar o uso de

óleos vegetais in natura e a possibilidade de utilizar o gás natural como combustível,

substituindo o óleo diesel, porém este projeto foi arquivado.

A produção de biodiesel na Áustria e França iniciou em 1988 e foi nesse

mesmo ano que ocorreu o primeiro registro de uso da palavra biodiesel na literatura

feito pelos chineses.

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A Alemanha começa sua produção apenas em 1990, no entanto devido a

sua política subsidiária, em 2002 ultrapassa a marca de 1milhão ton/ano de

produção se tornando a maior produtora de biodiesel do mundo até os dias atuais.

(INPI, 2008)

Em 1993, um pesquisador da Universidade de São Paulo, Miguel Joaquim

Dabdoub, retoma pesquisas com o biodiesel no Brasil. Esta pesquisa resultou na

criação do LADETEL, Laboratório de Desenvolvimento em Tecnologias Limpas, em

2002 e o primeiro congresso internacional de biodiesel realizado em Ribeirão

Preto/SP em 2003. (biodieselbrasil.com.br)

Com a lei 11.097 em 2005, foi autorizada a inserção biodiesel na matriz

energética brasileira e o uso facultativo de B2, mesmo ano em que foi inaugurada a

primeira usina de biodiesel no Brasil, em Belo Horizonte, MG.

No ano de 2008, se tornou obrigatório a utilização do B2 e facultativo o uso

do B5. Em 2010 o uso do B5 também se tornou obrigatório. (biodieselbrasil.com.br)

1.3 – VANTAGENS E DESVANTAGENS

A redução das reservas mundiais de petróleo, os impactos ambientais

gerados pela utilização de combustíveis de origem fóssil e a pressão gerada pela

consciência ambiental motivam cada vez mais as pesquisas por combustíveis

alternativos, que possam ser utilizados nos sistemas atualmente instalados e

diminuam os efeitos danosos ao meio ambiente. O biodiesel representa um papel de

destaque nessas pesquisas por ser uma fonte limpa e renovável de energia e pela

similaridade com o diesel de petróleo.

Muitas características semelhantes entre o diesel regular e o biodiesel fazem

com que os dois combustíveis tenham desempenho e consumo equivalentes e sem

qualquer alteração no motor. Independentemente da origem do biodiesel a

densidade e viscosidade assemelham-se as do diesel. O poder calorífico dos dois

combustíveis também é próximo, sendo o rendimento do biodiesel equivalente a

95% do diesel (PARENTE, 2003). Em relação à segurança o biocombustível é mais

vantajoso, pois possui ponto de fulgor maior. É necessário calor acima de 150oC

para que ele exploda. (agroanalysis.com.br) Contudo, a vaidade do combustível

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derivado de biomassa sofre degradação oxidativa, podendo ser armazenada por

apenas seis meses e sob temperaturas baixas, pode haver a formação de cristais.

Segundo Parente (2003) o Brasil é considerado um pais, por excelência, para

a exploração da biomassa. Essa afirmação é justificada pela sua grande extensão

territorial, associada às excelentes condições edafoclimáticas, que poderiam ser

utilizadas para produção de matérias-prima e colaborar para o desenvolvimento

industrial através da geração de empregos no setor primário. No entanto, isso

também poderia aumentar o desmatamento, devido à produção intensiva, e o preço

dos alimentos.

Sendo o biodiesel um combustível derivado de fontes renováveis, o seu uso

diminui a emissão de gases poluentes, exceto o de óxidos de nitrogênio, ilustrado na

Figura 2. Apesar de o aumento ser pequeno, ele deve ser considerado, pois os NOx

são precursores para a produção do ozônio troposférico, que é atualmente o

problema mais grave na cidade de São Paulo (biodieselbrasil.com.br).

FIGURA 4: PORCENTAGEM DE REDUÇÃO NA EMISSÃO DE GASES

POLUENTES PELO B100 E B20.

FONTE: DRAPCHO et al., 2008.

Um dos entraves na utilização do biodiesel no Brasil é o baixo custo de

produção do óleo diesel, principalmente quando comparados aos preços das demais

frações do petróleo. Logo, para que o preço do biodiesel possa ser competitivo,

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deveria ser criada uma política de isenção de impostos, pois sem a qual não há

possibilidades de concorrência (PARENTE, 2003).

Outro problema no processo de produção do biocombustível é a grande

quantidade de subproduto da reação de transesterifição, a glicerina. Glicerina essa

que ainda não possui um mercado consumidor capaz de absorvê-la se a produção

do combustível crescer da forma que se pretende.

2 – ROTAS REACIONAIS PARA A OBTENÇÃO DO BIODIESEL

Existem vários caminhos possíveis para a obtenção do biodiesel. Nesse

trabalho, aborda-se a transesterificação, rota mais utilizada, a esterificação e o

craqueamento. Mais adiante se discute a importância dos diversos tipos de catálise

para o aumento da produtividade.

2.1 – TRANSESTERIFICAÇÃO

A transesterificação é a rota mais utilizada nas indústrias para a fabricação do

biodiesel. Seu baixo custo e a simplicidade da reação são fatores que pesam para a

escolha desse método. (MELO JÚNIOR, 2008) A Figura 5 representa a reação de

transesterificação.

FIGURA 5: REAÇÃO DE TRANSESTERIFICAÇÃO.

Fonte: MELO JÚNIOR, 2008.

Como pode ser visto na Figura 5, a transesterificação é uma reação entre um

triglicerídeo e três moléculas de álcool, resultando em ésteres e glicerol. Os alcoóis

são preferencialmente de cadeia curta sendo os mais utilizados são o etanol e o

metanol, pelo baixo custo e alta disponibilidade. A desvantagem dessa reação é a

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grande quantidade de subproduto formado, o glicerol (ou glicerina). Na maioria das

vezes esse subproduto é utilizado na fabricação de sabão.

2.2 – ESTERIFICAÇÃO

No processo de esterificação geralmente ocorre primeiro a hidrólise do

triglicerídeo, formando uma mistura de ácidos graxos. Tal mistura por sua vez se

reage com o álcool, na proporção de um para um, formando os ésteres e água.

Essas reações são representadas na Figura 6. A presença de água como

subproduto, em comparação com a glicerina obtida na transesterificação, representa

uma vantagem ambiental. (MELO JÚNIOR, 2008)

FIGURA 6: REAÇÕES DE HIDRÓLISE DE TRIGLICERÍDEOS E DE ESTERIFICAÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS.

FONTE: MELO JÚNIOR, 2008.

2.3 – CRAQUEAMENTO

Craqueamento é o processo que provoca quebra de moléculas de óleos

vegetais por aquecimento a altas temperaturas, formando uma mistura de

compostos muito parecida com as do diesel de petróleo, como mostra a Figura 7.

Em algumas situações, o processo é auxiliado por catalisador para a quebra das

ligações químicas, de modo a gerar moléculas menores. (biodieselbr.com)

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FIGURA 7: CRAQUEAMENTO DE UM TRIGLICERÍDEO.

FONTE: MELO JÚNIOR, 2008.

O processo também é simples como os demais, porém seus subprodutos,

monóxido de carbono, dióxido de carbono e ácido propiônico, são levemente ácidos

e podem promover a corrosão no motor em que o biodiesel for utilizado e a baixa

seletividade. (MELO JÚNIOR, 2008)

2.4 - CATÁLISE

A produção do biodiesel pode ser otimizada com a utilização de catalisadores.

Os catalisadores podem ser divididos em: homogêneos, com uma fase, e

heterogêneos, com duas ou mais fases, sendo que o catalisador se encontra em

fase diferente dos demais reagentes e produtos. As rotas convencionais são a

catálise básica homogênea e a catálise ácida homogênea. (MELO JÚNIOR, 2008)

2.4.1 - CATÁLISE BÁSICA HOMOGÊNEA

A transesterificação de óleos vegetais na presença de catalisadores básicos

homogêneos é a rota mais utilizada mundialmente para a produção do biodiesel,

devido ao seu baixo custo, reação simples e alta taxa de conversão. O hidróxido de

sódio e o de potássio são os catalisadores básicos mais utilizados, sendo também

usuais o metilato e etilato de sódio e de potássio. O custo do NaOH é o menor,

cerca de $400 por tonelada enquanto o potássio custa $770 por tonelada e o

metilato de sódio $2300 por tonelada. Por mais que seja um pouco mais carro que o

NaOH, o KOH tem melhor potencial e melhores condições ambientais, o que torna

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competitiva a escolha entre o hidróxido de potássio e o de sódio. (MELO JÚNIOR,

2008)

A catálise básica homogênea tem como desvantagem reações indesejadas

como a saponificação e a hidrólise do éster, que deslocam o equilíbrio para a

formação do reagente. A saponificação, além de diminuir o rendimento, gera

emulsões e dificulta os processos de separação de glicerol e a purificação do

biodiesel. Essa rota também exige uma matéria prima com especificações mais

severas, envolvendo um maior número de etapas na produção e gerando uma

grande quantidade de efluentes líquidos. Essas desvantagens impulsionam o estudo

de técnicas alternativas. (MELO JÚNIOR, 2008)

2.4.2 - CATÁLISE ÁCIDA HOMOGÊNEA

A catálise ácida homogênea é a mais utilizada no processo de esterificação,

sendo o ácido sulfúrico o mais utilizado. Essa técnica é geralmente utilizada a partir

de resíduos com altos teores de ácidos graxos livres, pois nesse caso, o processo

via catálise básica homogênea é pouco eficiente, devido à reação de saponificação.

(MELO JÚNIOR, 2008)

A etapa de purificação aumenta os custos e o tempo total do processo. A

catálise ácida homogênea é cerca de 4000 vezes mais lenta que o processo via

catálise básica homogênea, porém como apresenta uma eficiência relativamente

maior em casos como o citado acima, com altos teores de ácidos graxos livres, o

tempo ainda é considerado satisfatório. (MELO JÚNIOR, 2008)

2.4.3 - CATÁLISE HETEROGÊNEA

A maior diferença entre essa técnica e as anteriores é a facilidade de

separação e consequentemente a reutilização de catalisadores, além da facilidade

de condução da reação em regime contínuo. Isso reduz significativamente o volume

de efluentes líquidos gerados, principalmente com a minimização do uso de água já

que não é necessário neutralizar o catalisador. A técnica de catálise heterogênea

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não apresenta reações de saponificação e nem de corrosão, como nas outras

catálises, porém seus rendimentos são muito inferiores. (MELO JÚNIOR, 2008)

2.4.4 - CATÁLISE ENZIMÁTICA

É de grande interesse para a engenharia aprimorar os conhecimentos da

biotecnologia, sendo as lipases de especial interesse no ramo industrial. Elas podem

ser obtidas na natureza, fontes animais,vegetais e microbianas. A mais utilizada na

fabricação do biodisel é a Candida antartica B. O elevado custo da produção e

purificação de enzimas, além da cinética lenta, são os maiores obstáculos para a

produção de biodiesel em escala de biodiesel com tais biocatalisadores. (MELO

JÚNIOR, 2008)

2.4.5 - NÃO CATALÍTICOS

É também possível a utilização de gases comprimidos para melhorar a

eficiência da produção de biodiesel. Um dos mais estudados é o metanol

supercrítico como solvente reagente. A reação é extremamente rápida, mais que na

catálise básica homogênea, levando cerca de 3 minutos para a conversão completa.

A separação dos produtos finais é fácil devido à ausência de catalisadores, o que

simplifica a purificação. Apesar do processo parecer promissor, tem como

desvantagem a dificuldade de manter as temperaturas e pressões elevadas, e ainda

não é utilizado em larga escala. (MELO JÚNIOR, 2008)

3 – CONTROLE DE QUALIDADE

A garantia de qualidade do biodiesel é responsabilidade da Superintendência

de Biocombustíveis e de Qualidade de Produtos. As análises de qualidade são

autorizadas no Centro de Pesquisas e Análises Tecnológicas e em instituições de

ensino ou pesquisa contratadas pela ANP, Agência Nacional do Petróleo, Gás

Natural e Biocombustíveis. (www.anp.gov.br)

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No controle de qualidade, devem ser avaliados os impactos ambientais que

podem ser causados, como desmatamento, geração de produtos tóxicos,

desempenho e durabilidade dos combustíveis no motor e etc. Também deve-se

avaliar se nenhum composto está fora dos padrões de acordo com a ANP, entre

outros aspectos. (www.iapar.br)

A Figura 8 mostra alguns equipamentos para análise do biodiesel. Os

equipamentos e ensaios necessitam de grandes investimentos: um ensaio completo

custa mais de R$1500,00. (www.iapar.br)

FONTE: www.iapar.br

A Figura 9 mostra alguns parâmetros importantes para a análise de

qualidade. Por exemplo, é necessário verificar a quantidade de enxofre no biodiesel,

pois essa levará à emissão de SO2, danosa ao meio ambiente. Outro exemplo é o

controle da acidez do biodiesel, que pode provocar corrosão no motor.

(www.iapar.br)

FIGURA 8: TESTES DE QUALIDADE DO BIODIESEL.

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FIGURA 9: PARÂMETROS IMPORTA

FONTE: www.iapar.br

4 – PROCESSO DE PRODUÇÃO

O processo de produção do biodiesel pode ser simplificado de acor

diagrama de blocos da Figura 10 e com o fluxograma da Figura 11

descrito em detalhes na próxima seção.

18

: PARÂMETROS IMPORTANTES NA ANÁLISE DE QUALIDADE.

PROCESSO DE PRODUÇÃO

O processo de produção do biodiesel pode ser simplificado de acor

diagrama de blocos da Figura 10 e com o fluxograma da Figura 11. O

descrito em detalhes na próxima seção.

18

UALIDADE.

O processo de produção do biodiesel pode ser simplificado de acordo com o

. O processo é

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19

FIGURA 10: DIAGRAMA DE BLOCOS PARA A PRODUÇÃO DO BIODIESEL.

FONTE: COBEQ et al, 2010

FONTE: greenerpro.com

FIGURA 11: FLUXOGRAMA PARA A PRODUÇÃO DO BIODIESEL.

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20

4.1 – DESCRIÇÃO DO PROCESSO

O processo envolve três etapas: o preparo da matéria-prima utilizada na

reação, a reação de transesterificação e a purificação do biodiesel após a reação.

4.1.1 – PREPARO DA MATÉRIA PRIMA

Na primeira etapa, estão envolvidos o preparo de álcool, catalisador e óleo

virgem para que sejam usados na reação.

Qualquer óleo, basicamente, pode ser usado na produção de biodiesel,

porém existem variações no rendimento de produção de biodiesel, nos gastos

necessários até o produto final, ciclo de vida de cultivo até extração de óleo, e vários

outros fatores que influenciam diretamente no tempo de produção e no dinheiro

necessário, desse modo são feitas diversas pesquisas e análises para que possa

determinar um óleo que possua grande viabilidade. Dentre estes óleos, os mais

comuns e utilizados são os óleos de soja e canola. Após o cultivo de soja ou canola

estar pronto, as plantações são cortadas e a matéria-prima é enviada à prensagem,

cujo equipamento é mostrado na Figura 12, onde ocorre a separação das fases

sólida (bagaço) e líquida (óleo bruto). Em seguida, o óleo bruto passa por filtração,

mostrada na Figura 13, obtendo-se assim um óleo límpido e virgem.

FIGURA 12: PRENSA PARA EXTRAÇÃO DE ÓLEO.

FONTE: www.cnpa.embrapa.br

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21

FIGURA 13: FILTRO UTILIZADO NA PURIFICAÇÃO DO ÓLEO EXTRAÍDO.

FONTE: biodieselunirb.blogspot.com

O preparo do álcool é semelhante ao do óleo, pois também é necessário

análises para determinar qual matéria-prima é mais viável para seu preparo e se o

álcool produzido é eficiente na reação. Na produção utilizam-se alcoóis de cadeia

curta, pois assim a polaridade entre os produtos formados na transesterificação é

maior e, portanto, mais imiscíveis facilitando a separação de fases. Os alcoóis mais

utilizados são etanol e metanol, porém metanol é tóxico assim costuma-se utilizar

mais o etanol que além de ser barato obtém-se bom rendimento na produção. O

etanol é preparado a partir da cana-de-açúcar que após estar pronta é cortada e

enviada à uma prensa onde é obtido uma fase líquida e bagaço. A fase líquida é

aquecida em caldeiras até virar um mosto que, em seguida, recebe fermentos

biológicos formando um mosto fermentado. Por fim, esse mosto fermentado passa

por destilação fracionada, um dos produtos formados é o etanol.

O catalisador é responsável pela aceleração do processo e, portanto, é

fundamental seu preparo. O catalisador a ser formado depende do álcool escolhido

para o processo de produção do biodiesel, em geral utiliza-se solução 30% de

metilato de sódio em metanol. A Figura 14 mostra os tanques envolvidos na

preparação do catalisador.

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22

FIGURA 14: SISTEMA DE PREPARO DO CATALISADOR.

FONTE: biodieselunirb.blogspot.com

4.1.2 - TRANSESTERIFICAÇÃO

O álcool, o catalisador e o óleo virgem preparados são enviados a um reator

de transesterificação. É um reator simples internamente, composto de partes móveis

que auxiliam na mistura e velocidade da reação como se pode ver nas Figuras 15 e

16.

FIGURA 15: REATOR DE TRANSESTERIFICAÇÃO.

FONTE: biodieselunirb.blogspot.com

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23

FIGURA 16: INTERIOR DO REATOR DE TRANSESTERIFICAÇÃO.

FONTE: biodieselunirb.blogspot.com

O reator é o local onde ocorrerá a formação dos ésteres de ácidos graxos e

da glicerina, como existe diferenças na polaridade e densidade destes compostos

eles se separam (no próprio reator ou em um decantador) em duas fases: a fase

leve é composta predominantemente de ésteres e a fase densa composta

predominantemente de glicerina. A glicerina é retirada do reator e a fase leve passa

pela etapa de purificação. Depois que a fase leve sai do reator ela passa por um

evaporador (Figura 17) responsável pela recuperação do álcool que não reagiu.

FIGURA 17: TORRE DE RECUPERAÇÃO DO ÁLCOOL.

FONTE: biodieselunirb.blogspot.com

Page 25: Produção de Biodiesel - Engenharia Química UNIFESP

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24

4.1.3 – PURIFICAÇÃO

A fase leve, agora sem álcool, passa por lavagens (extrações líquido-líquido)

para a retirada de fases aquosas. Essa operação de extração ocorre em tanques

separadores como o mostrado na Figura 18.

FIGURA 18: TANQUES DE EXTRAÇÃO LÍQUIDO-LÍQUIDO.

FONTE: biodieselunirb.blogspot.com

A fase leve segue dessa vez para um decantador para que sejam retiradas

impurezas e água. Como a porcentagem de água retirada não é o suficiente, a fase

segue para um desumidificador (evaporação) como na Figura 19.

FIGURA 19: DESUMIDIFICADOR PARA PURIFICAÇÃO DO BIODIESEL.

FONTE: biodieselunirb.blogspot.com

Page 26: Produção de Biodiesel - Engenharia Química UNIFESP

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25

O processo termina com a filtração do biodiesel “lavado” para que sejam

retirados contaminantes sólidos, obtendo-se o biodiesel acabado.

4.2 – BALANÇO DE MASSA

Montando-se uma tabela de balanço de massa desse processo, podemos

verificar qual é o rendimento da reação, a quantidade necessária de cada composto

e ainda o cálculo de gastos para que seja produzida determinada quantidade de

biodiesel, desse modo, de acordo com a Figura 20 pode-se observar que com uso

de uma tonelada de óleo virgem já se pode obter quase 950 quilos de biodiesel

pronto.

FIGURA 20: BALANÇO DE MASSA SIMPLIFICADO.

FONTE: SMALING, 2006 (Dados)

Da Figura 20 verificamos, portanto, que o rendimento da reação é alto e

viável além do álcool ser reutilizado durante o processo e não ser necessário

quantidades altas de hidróxido para preparação de catalisador. Observa-se, por

outro lado, a grande quantidade de glicerina produzida.

5 – PRODUÇÃO DE BIODIESEL NO MUNDO

5.1 – EVOLUÇÃO E SITUAÇÃO ATUAL

A produção de biodiesel foi impulsionada pela necessidade de encontrar

alternativas aos combustíveis fósseis, necessidade esta acentuada pelas crises do

petróleo de 1973 e 1978.

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26

Os primeiros dados estatísticos concretos e acessíveis sobre a produção de

biodiesel em larga escala datam de 2001. A partir desse ano a produção de

biodiesel apresenta um aumento dramático, principalmente na Europa, como mostra

a Figura 21.

FIGURA 21: EVOLUÇÃO DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL NO MUNDO.

FONTE: tonto.eia.gov (Dados)

Observa-se que o comportamento da curva para cada região é bastante

determinado pelos países mais produtores de cada região. Desse modo, esse

grande aumento na produção da Europa se deu principalmente pelos aumentos na

Alemanha e França. A produção nos Estados Unidos determina o comportamento da

curva da América do Norte. Na América do Sul os países que mais contribuíram para

o aumento observado no gráfico foram o Brasil e a Argentina. Finalmente, a

Tailândia é uma das maiores contribuintes para o aumento observado para a curva

Ásia e Oceania.

Ainda observando a Figura 21 pode-se ver que a Europa produzia

praticamente todo o biodiesel do mundo até 2005, e a partir daí abre espaço para a

produção nas outras regiões. Mesmo com a diminuição da taxa de aumento anual

na produção, a Europa continua produzindo metade do biodiesel do mundo.

Apesar de todo o aumento observado na produção mundial na Figura 21, o

biodiesel ainda não representa uma das fontes de energia mais utilizadas no mundo.

Na realidade, a utilização do biodiesel representa apenas uma pequena fração dos

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27

27

11,2% das fontes energéticas mundiais relativas aos combustíveis renováveis. Na

Figura 22 temos a matriz energética do mundo, mostrando como os combustíveis

fósseis são utilizados em muita maior quantidade que os renováveis.

FIGURA 22: MATRIZ ENERGÉTICA MUNDIAL.

FONTE: investimentosesustentabilidade.blogspot.com

A Figura 23 apresenta a situação atual (2009) da produção de biodiesel

representada em forma de mapa. A intensidade do verde determina a produção no

país. Os países em cinza não produziram uma quantidade relativamente grande.

FONTE: plateforme-biocarburants.ch

FIGURA 23: MAPA REPRESENTANDO A DISTRIBUIÇÃO DA PRODUÇÃO

MUNDIAL DE BIODIESEL EM 2009.

Page 29: Produção de Biodiesel - Engenharia Química UNIFESP

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28

Intuitivamente pode-se perceber na Figura 23 que a Alemanha apresentou a

maior produção, seguida por França e EUA, e então Brasil e Argentina. O gráfico

correspondente ao mapa apresentado na Figura 23 se encontra na Figura 24.

FIGURA 24: GRÁFICO DA DISTRIBUIÇÃO DA PRODUÇÃO MUNDIAL EM 2009.

FONTE: plateforme-biocarburants.ch (Dados)

Com o gráfico da Figura 24 é possível fazer uma análise mais detalhada dos

dados. Observa-se que a Alemanha foi a maior produtora mundial em 2009,

representando 16% da produção de biodiesel de todo o mundo. A França aparece

como segunda maior produtora, com 12%, seguida de perto pelos Estados Unidos,

com 11%. O Brasil é o quarto maior produtor de biodiesel do mundo, com 9% da

produção mundial, seguido pela Argentina com 7%. Espanha e Itália também

apresentam posições de destaque, com cerca de 5% cada. Representando a Ásia, a

Tailândia aparece com 3% da produção mundial. Os 5 maiores produtores

(Alemanha, França, EUA, Brasil e Argentina) serão analisados mais a fundo

posteriormente, porém antes disso é importante discutir um pouco mais sobre a

produção de biodiesel na Europa, região que representa metade da produção

mundial atualmente e já chegou a representar praticamente toda a produção

previamente.

A Europa sempre foi o maior produtor de biodiesel. Apesar das poucas terras

agricultáveis, há um grande incentivo do governo na forma de isenção de taxas,

tornando o produto competitivo. (Castro, 2009) No momento, os custos de produção

de biodiesel a partir de óleo vegetal são, em média, cerca de duas vezes superiores

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29

ao do diesel mineral. (biodieselbr.com) Portanto os incentivos fiscais são

impreteríveis para a inserção do biodiesel no mercado.

A capacidade de produção da Europa chega a 25 bilhões de litros/ano, com

280 fábricas, porém grande parte está inativa, sendo a produção real de cerca de 10

bilhões de litros em 2009. (plateforme-biocarburants.ch) A maioria da produção se

concentra na Alemanha, França, Espanha e Itália. A Áustria foi uma das pioneiras na

produção de biodiesel, porém a produção não se desenvolveu tanto, como pode ser

visto na Figura 25. [9] A Alemanha mantém sua liderança de uma década como

principal produtora, com 2,9 bilhões de litros em 2009.

FONTE: plateforme-biocarburants.ch

A Alemanha se tornou a maior produtora mundial principalmente com

incentivos do governo, que desejava diminuir a dependência de combustíveis

fósseis, sendo a não disponibilidade dos mesmos na região um grande incentivo.

Além disso, o país poderia diminuir em muito as emissões de poluentes, como já foi

FIGURA 25: PRODUÇÃO DE BIODIESEL NA UNIÃO EUROPÉIA EM 2009.

Page 31: Produção de Biodiesel - Engenharia Química UNIFESP

30

30

mostrado na Figura 2. De fato, com a atual capacidade de produção, a Alemanha

pode reduzir a emissão de CO2 em 10 milhões de toneladas ao ano. [7]

Para discutir a evolução dos cinco países mais produtores de biodiesel no

mundo plotou-se o gráfico mostrado na Figura 26.

FONTE: tonto.eia.gov (Dados)

No gráfico da Figura 26 pode-se ver a evolução dos 5 maiores produtores

atuais de biodiesel. Na realidade, em anos anteriores à 2001 o país que liderava a

produção mundial era a pioneira França, porém a Alemanha teve um crescimento

muito grande, incentivada pela total isenção de impostos dada pelo governo. A partir

de 2006 a produção da Alemanha começa a decair pois o governo começou a taxar

o biodiesel pouco a pouco: como o biodiesel já havia se popularizado e toda a

tecnologia já estava pronta caso eles precisassem aumentar a produção

futuramente, não parecia haver mais vantagem em continuar com o prejuízo de 2

bilhões de euros por ano que a isenção criava. Com o litro de biodiesel ficando seis

centavos de euro mais caro por ano, muitos pequenos produtores não conseguem

mais produzir e os vários consumidores voltaram aos combustíveis fósseis, que

ficam apresentam preços mais baixos. Estima-se que a produção ainda vai cair ente

30 e 40%. A produção nos EUA também decai em 2009 por mudanças nos

FIGURA 26: EVOLUÇÃO DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL NOS CINCO PAÍSES

MAIS PRODUTORES.

Page 32: Produção de Biodiesel - Engenharia Química UNIFESP

incentivos do governo. (biodieselrevista.com)

produções na França, Brasil e Argentina tendem a continuar aumentando. Se o

comportamento da produção nos países continuar tomando tais rumos, é provável

que a França volte a ter a liderança na produção de biodiesel no mundo.

5.2 – MATÉRIA PRIMA

Como já foi dito na introdução, as matérias primas utilizadas para obtenção

de biodiesel são óleos vegetais, gorduras animais (sebo) e, em desenvolvimento,

lipídios provenientes das algas marinhas. A distribuição da produção mundial total

dessas gorduras e óleos, independente do uso a qual se destinam, é representada

na Figura 27.

FIGURA 27: DISTRIBUIÇÃO DA PRODUÇÃO MUNDIAL

MATÉRIAS PRIMAS.

FONTE: greenerpro.com (Dados

Já a distribuição do uso dessas matérias primas para efetivamente produzir

biodiesel está representada na Figura

Sebo 14,7%

Canola 13,1%

Girassol 8,0%

Outros

31

(biodieselrevista.com) Como contraponto pode

produções na França, Brasil e Argentina tendem a continuar aumentando. Se o

comportamento da produção nos países continuar tomando tais rumos, é provável

França volte a ter a liderança na produção de biodiesel no mundo.

Como já foi dito na introdução, as matérias primas utilizadas para obtenção

de biodiesel são óleos vegetais, gorduras animais (sebo) e, em desenvolvimento,

rovenientes das algas marinhas. A distribuição da produção mundial total

, independente do uso a qual se destinam, é representada

BUIÇÃO DA PRODUÇÃO MUNDIAL DE

(Dados)

Já a distribuição do uso dessas matérias primas para efetivamente produzir

biodiesel está representada na Figura 28.

Palma 27,6%

Soja 21,8%Sebo

14,7%

Outros14,8%

31

Como contraponto pode-se ver que as

produções na França, Brasil e Argentina tendem a continuar aumentando. Se o

comportamento da produção nos países continuar tomando tais rumos, é provável

França volte a ter a liderança na produção de biodiesel no mundo.

Como já foi dito na introdução, as matérias primas utilizadas para obtenção

de biodiesel são óleos vegetais, gorduras animais (sebo) e, em desenvolvimento,

rovenientes das algas marinhas. A distribuição da produção mundial total

, independente do uso a qual se destinam, é representada

DE POSSÍVEIS

Já a distribuição do uso dessas matérias primas para efetivamente produzir

Page 33: Produção de Biodiesel - Engenharia Química UNIFESP

FIGURA 28: DISTRIBUIÇÃO MUNDIAL DPARA PRODUÇÃO DE BIO

FONTE: ceopalmoil.com (Dados

Comparando as Figuras

produzidos no mundo são os de palma e soja, porém estes costumam ser bastante

empregados principalmente na indústria alimentícia, restando apenas uma fração da

produção para se destinar à transformação em biodiesel. Por outro lado

(também chamada de colza) é imensamente utilizada para a produção de biodiesel,

por mais que não seja um dos

principalmente por ser a principal

representa cerca de metade da produção mundial de biodiesel. A sigla UCO se

refere a Used Cooking Oil, ou seja, o biodiesel é feito por reciclagem de óleos de

cozinha usados.

A Figura 29 mostra a distribuição de matérias primas na Europa, mostrando o

que foi dito sobre a canola (rapeseed) ser largamente utilizada. Pode

usos significativos de óleos de soja e palma.

Soja15%

Palma 6%

32

STRIBUIÇÃO MUNDIAL DE MATÉRIAS PRIMAS UTPARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL

(Dados)

Comparando as Figuras 27 e 26 pode-se observar que os óleos mais

produzidos no mundo são os de palma e soja, porém estes costumam ser bastante

empregados principalmente na indústria alimentícia, restando apenas uma fração da

produção para se destinar à transformação em biodiesel. Por outro lado

colza) é imensamente utilizada para a produção de biodiesel,

por mais que não seja um dos óleos mais produzidos. Essa maior utilização se dá

principalmente por ser a principal matéria prima da Europa que, como já foi visto,

presenta cerca de metade da produção mundial de biodiesel. A sigla UCO se

refere a Used Cooking Oil, ou seja, o biodiesel é feito por reciclagem de óleos de

mostra a distribuição de matérias primas na Europa, mostrando o

dito sobre a canola (rapeseed) ser largamente utilizada. Pode-

usos significativos de óleos de soja e palma.

Canola68%

Sebo5%

UCO 5%

Girassol1%

32

E MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADAS

os óleos mais

produzidos no mundo são os de palma e soja, porém estes costumam ser bastante

empregados principalmente na indústria alimentícia, restando apenas uma fração da

produção para se destinar à transformação em biodiesel. Por outro lado, a canola

colza) é imensamente utilizada para a produção de biodiesel,

Essa maior utilização se dá

matéria prima da Europa que, como já foi visto,

presenta cerca de metade da produção mundial de biodiesel. A sigla UCO se

refere a Used Cooking Oil, ou seja, o biodiesel é feito por reciclagem de óleos de

mostra a distribuição de matérias primas na Europa, mostrando o

-se ver também

Canola68%

Page 34: Produção de Biodiesel - Engenharia Química UNIFESP

33

33

FIGURA 29: DISTRIBUIÇÃO DO USO DE MATÉRIAS PRIMAS NA UNIÃO EUROPÉIA.

FONTE: thebioenergysite.com

A Figura 30 mostra as matérias primas mais relevantes para algumas

regiões do mundo.

FIGURA 30: DISTRIBUIÇÃO DE MATÉRIAS PRIMAS NO MUNDO.

FONTE: biofuels.apec.org e cleantechinvestor.com (Dados)

Page 35: Produção de Biodiesel - Engenharia Química UNIFESP

34

34

No mapa da Figura 30 pode-se ver que a soja é principal para o Brasil, EUA e

Argentina; a canola é predominante no Canadá, na Europa e na Austrália; o óleo de

palma é bastante importante na Tailândia e no Peru; a China e o Japão produzem

biodiesel pela reciclagem de óleos de cozinha usados; a Espanha é uma das

principais produtoras de girassóis e o México produz uma grande porcentagem do

seu biodiesel com sebo animal. É interessante ainda destacar a produção de pinhão-

manso na África. Uma das maiores controvérsias sobre a produção do biodiesel é a

utilização de matérias primas que poderiam ser transformadas em alimento e mesmo

o uso das terras que poderiam estar sendo empregadas em fins alimentícios. Nesse

caso, o pinhão-manso é uma vantagem pois ele, além de não ser comestível, tem

uma produtividade muito grande por área cultivada, como foi mostrado na

introdução.

6 – PRODUÇÃO DE BIODIESEL NO BRASIL

6.1 – PLANO NACIONAL DE PRODUÇÃO E USO DO BIODIESEL

De acordo com Goes et. al. (2010) o Plano Nacional de Produção e Uso do

Biodiesel (PNPB) foi criado em 2004 e regulamentado em 2005. De acordo com este

próprio, define-se como um programa interministerial do Governo Federal que

objetiva a implementar de forma sustentável, tanto técnica, como economicamente,

a produção e uso do Biodiesel, com enfoque na inclusão social e no

desenvolvimento regional, via geração de emprego e renda. (www.biodiesel.gov.br)

As diretrizes que regem o programa são três:

• Implantar um programa sustentável, promovendo inclusão social;

• Garantir preços competitivos, qualidade e suprimento;

• Produzir o biodiesel a partir de diferentes fontes oleaginosas e em regiões

diversas.

A estrutura gerencial do programa é dividida em duas partes: a Comissão

Executiva Interministerial (CEIB), cuja função é, dentre outras, avaliar e propor

recomendações e ações, diretrizes e políticas públicas. A CEIB é subordinada a

Page 36: Produção de Biodiesel - Engenharia Química UNIFESP

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35

Casa Civil da Presidência da República. Outro setor é o Grupo Gestor, a que cabe

executar as ações relativas à gestão operacional e administrativas voltadas ao

cumprimento das estratégias e diretrizes estabelecidas pela CEIB. Este é

administrado pelo Ministério de Minas e Energia. (www.biodiesel.gov.br)

Uma das formas encontradas pelo governo de tornar o desenvolvimento do

biodiesel sustentável socialmente também, foi atribuir o Selo de Combustível Social,

uma série de medidas que visa incluir o agricultor familiar na cadeia produtiva,

garantindo que a matéria prima seja proveniente dessas fontes. Uma empresa que

consegue adquirir o Selo do Combustível Social, que ocorre através do Ministério de

Desenvolvimento Agrário, goza de uma série de benefícios como o direito de

participar dos leilões de biodiesel para o mercado interno ou o financiamento pelo

BNDES. (biodieselbr.com.br)

Um dos órgãos que compõe o Grupo Gestor é a Agência Nacional de

Petróleo, Gás Natural e Combustível (ANP). Mensalmente, é emitido por este um

boletim atualizando dados referentes a produção do biodiesel. No último relatório

foram divulgados os seguintes dados:

• 69 plantas produtoras de biodiesel autorizadas, o que confere uma

capacidade produtiva de 17.415,95 m³/dia;

• 6 novas plantas de biodiesel para construção 8 plantas de biodiesel

autorizadas para ampliação, conferindo uma capacidade adicional de

3.374 m³/dia

A Figura 31 mostra um mapa da distribuição de usinas no Brasil.

FIGURA 31: DISTRIBUIÇÃO DE USINAS NO BRASIL.

FONTE: AMARAL, 2010

Page 37: Produção de Biodiesel - Engenharia Química UNIFESP

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36

6.2 – MATÉRIA PRIMA

O gráfico que se encontra na Figura 32 a seguir, mostra quais foram as

principais matérias primas utilizadas no período de 2008 a 2009.

FIGURA 32: PRINCIPAIS MATÉRIAS PRIMAS PARA O BIODIESEL (2008-2010).

FONTE: AMARAL, 2010

No boletim mensal divulgado pela ANP em março de 2011, foi divulgado o

gráfico da Figura 33, que apresenta essas mesmas informações para o último ano,

período do mês de janeiro de 2010 a fevereiro de 2011.

FIGURA 33: PRINCIPAIS MATÉRIAS PRIMAS PARA BIODIESEL NO ÚLTIMO ANO.

FONTE: ANP, março/2011.

Page 38: Produção de Biodiesel - Engenharia Química UNIFESP

37

37

Os gráficos mostrados nas Figuras 32 e 33 mostram que o comportamento

nos últimos anos até agora não sofreu grandes alterações, sendo que há uma

predominância no uso da soja como a mais utilizada fonte de matéria prima e em

segundo lugar com uma grande margem de diferença em relação à soja, vem a

gordura animal. O óleo de algodão é a terceira fonte com uma parcela muito

pequena seguida de outros tipos de óleos vegetais. Já a Figura 34 compara os

rendimentos de cada oleaginosa.

FONTE: GOES et al, 2010 (Dados)

Comparando os dados apresentados na Figura 34, é possível perceber que a

soja não é a fonte mais produtiva no que diz respeito à produção do biodiesel. Tanto

em teor de óleo quanto em rendimento em quilograma de óleo por hectare cultivado

apresenta valores muito baixos em relação às outras oleaginosas. Mesmo assim é a

principal fonte de matéria prima no Brasil.

A utilização da soja reside em razões além da produtividade de seu grão

quanto ao óleo.

Um dos principais motivos para a predominância do óleo de soja na produção

do biodiesel é a intensa demanda pelo seu farelo protéico, o produto restante após a

extração do óleo dos grãos. Esse farelo é matéria prima para a ração que alimenta

animais produtores de carne, leite e ovos. A demanda pelo farelo é tão elevada que

representa 69% do farelo consumido mundialmente. No Brasil, este valor está em

94%. (biodieselbr.com.br). No entanto, existem muitas outras razões. Dentre elas:

FIGURA 34: RENDIMENTO DE OLEAGINOSAS.

Page 39: Produção de Biodiesel - Engenharia Química UNIFESP

38

38

• Trata-se de um óleo barato, apenas mais caro que o óleo de algodão e

o sebo animal;

• Cadeia produtiva estruturada, com ampla rede de pesquisa e

tecnologia capaz de lidar com a maioria dos eventuais problemas que

possa surgir durante o cultivo ou mesmo processamento industrial;

• Rápido retorno, com ciclo de 4 a 5 meses. Ou seja, ocorrem muitas

safras ao longo do ano;

• O biodiesel produzido não apresenta restrições em diferentes

temperaturas, ou seja, grande estabilidade em sua estrutura;

• A soja tem a sua venda muitas vezes garantida, já que são poucos os

países produtores: EUA, Brasil, Argentina, China, Índia e Paraguai.

Desses, apenas EUA, Brasil, Argentina e Paraguai exportam apesar de

haver muitos compradores (os países que não produzem);

• Sua produção é adaptada para produzir com eficiência em qualquer

região brasileira. (biodieselbr.com.br)

Com a Figura 35, a seguir, é possível ter dimensão da quantidade de soja

produzida no país.

FIGURA 35: SAFRA DE 2009/2010 DE ALGUMAS OLEAGINOSAS.

FONTE: AMARAL, 2010; Daniel Furlan Amaral – economista para a Palestra da

ABIOVE. 17 de novembro de 2010.

A Figura 35 reforça o último item mencionado sobre as vantagens da

utilização da soja com a coluna à direita, que mostra como a disponibilidade regional

Page 40: Produção de Biodiesel - Engenharia Química UNIFESP

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39

da soja abrange todas as regiões, o que não ocorre comparativamente com as

outras oleaginosas. Através da mesma, percebe-se como a safra de soja, de

aproximadamente 68.000t, é absurdamente maior que a das outras.

No entanto o aumento da produção do biodiesel no Brasil não deve se basear

apenas na expansão da produção do óleo de soja, uma vez que não seria

sustentável. O aumento da oferta de farelo de soja aumentado aumentaria em muito,

para atender apenas a demanda do óleo. Este excesso de farelo resultaria na

diminuição do seu preço, o que traria prejuízo aos produtores da oleaginosa.

Principalmente, considerando que existem outras oleaginosas cujo rendimento é

muito melhor. (biodieselbr.com.br)

De acordo com o próprio PNPB, “empregar uma única matéria-prima para

produzir biodiesel num País com a diversidade do Brasil seria um grande equívoco

[...] Cada cultura desenvolve-se melhor dependendo das condições de solo, clima,

altitude e assim por diante”. (/www.biodiesel.gov.br)

A Figura 36 mostra algumas possibilidades de oleaginosas além da soja

possíveis de se cultivar de acordo com as condições.

FIGURA 36: OLEAGINOSAS DE ACORDO COM AS REGIÕES BRASILEIRAS.

FONTE: NAPPO, 2006. 6º Fórum sobre de Debate Sobre Qualidade e Uso de

Combustíveis

Ainda de acordo com o PNPB, “temos dezenas de alternativas, como o

demonstram experiências realizadas em diversos Estados com mamona, dendê,

soja, girassol, pinhão manso, babaçu, amendoim, pequi, etc. Cada cultura

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40

40

desenvolve-se melhor dependendo das condições de solo, clima, altitude e assim

por diante.” Além disso, o agricultor já detém os conhecimentos para o cultivo de

plantas regionais como a mamona ou o dendê, abrindo assim, a oportunidade para

que este participe no mercado e possa criar sua fonte de renda. Para isso,

incentivos fiscais já são estabelecidos baseando nestes critérios (agricultura familiar

e matérias primas). (/www.biodiesel.gov.br)

No entanto, para a utilização de novas alternativas, é necessário que haja

além de incentivos fiscais, desenvolvimento de pesquisas para que o para que torne

tão rentável como a soja. De acordo com Goes et. al.,

No ano de 2010, o governo federal lançou um projeto para o incentivo de

cultivo da palma para diversos fins, dentre eles a produção de biocombustível, o

Programa de Produção Sustentável de Palma de Óleo.

FIGURA 37: PROGRAMA DE PRODUÇÃO SUSTENTÁVEL DE PALMA DE ÓLEO.

FONTE: AMARAL, 2010.

Outra fonte de matéria prima de destaque é a gordura animal, que desponta

como uma interessante opção para a produção de biodiesel, apesar de não ser dada

a devida atenção a essa fonte.

“Historicamente, o sebo tem um preço menor que os óleos vegetais”, afirma

César Abreu, diretor industrial da Bertin Biodiesel. A indústria, instalada em Lins, no

interior de São Paulo, afirma ter a maior capacidade instalada do mundo para

produção de biodiesel de origem bovina, o que mesmo sem os incentivos fiscais,

pode apresentar uma vantagem em relação aos óleos vegetais.

(biodieselrevista.com)

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A Bertin Biodiesel foi a primeira usina que surgiu no Brasil utilizada para a

produção do biocombustível a partir da gordura animal, com um investimento de 40

milhões de reais e com capacidade produtiva de 110 milhões de litros por ano. Por

se tratar de uma empresa que já trabalhava com insumos pecuários, seu

investimento foi considerado reduzido. A tecnologia da Bertin foi importada da Itália,

da Desmett Balestra e implantada pela empresa brasileira Dedini.

Atualmente, existem outras plantas voltadas para a utilização do sebo com

matéria prima, no entanto, a preferência é atuar como uma somatória de força com o

óleo vegetal. Como o caso da empresa Bioverde, que fica em Taubaté (SP), cuja

produção se baseia 70% em óleo vegetal e 30% de sebo, obtendo um bom

rendimento a um custo plausível. A solução encontrada pela Bioverde para

contornar a problemática o sebo em estado sólido à temperatura ambiente foi

realizar o processamento em temperatura mais elevada.

Uma vantagem indiscutível do sebo em relação ao óleo vegetal está no fato

de sua produção não competir com a produção para o abastecimento da população,

uma vez que é considerado um subproduto da pecuária e uma parcela baixíssima da

gordura é utilizada na indústria alimentícia. Além disso, o sebo ganhou um valor

agregado muito alto a partir do momento que passou a ser fonte de combustível,

passando de R$550,00 a tonelada para praticamente o dobro durante o ano de

2006.

FIGURA 38: O SEBO É A SEGUNDA MATÉRIA PRIMA MAIS UTILIZADA PARA BIODIESEL NO BRASIL.

FONTE: biodieselbr.com

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6.3 – PRODUÇÃO

A Figura 39 apresenta os valores de produção em³ de biodiesel no Brasil

entre 2005 e 2011.

FIGURA 39: PRODUÇÃO DE BIODIESEL MÊS A MÊS (01/05 - 02/11).

FONTE: ANP (março/2011)

Por meio do gráfico na Figura 39, pode-se perceber um grande aumento na

produção do biodiesel nos últimos anos. A Figura 40 relaciona tal aumento com a Lei

que obriga a mistura do biodiesel no diesel.

FIGURA 40: RELAÇÃO DO AUMENTO NA PRODUÇÃO COM A LEI 11.097.

FONTE: AMARAL, 2010

Com o gráfico da Figura 40, percebe-se como a lei que obriga a mistura do

biodiesel ao óleo diesel comum afetou a produção anual desse combustível. Até

2007 apresenta um valor baixíssimo na produção, pois o B2 era apenas permitido,

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ou seja, não havia obrigação quanto a alguma porcentagem. Os aumentos

significativos passaram a aparecer a partir de 2008, quando o B2 passou a ser

mandatório e sua porcentagem aumentou ao longo dos anos. Acredita-se que com a

antecipação do B5 para o inicio de 2010, o Brasil se tornou um dos maiores

produtores mundiais de biodiesel no mundo.

6.4 - CUSTO E PREÇO

De acordo com Goes et. al. (2010), o biodiesel é mais caro que o óleo diesel.

Por isso, na implantação do PNPB foi adotado um modelo de estruturação do novo

mercado que evitasse que o seu funcionamento fosse regido, estritamente, pelas

regras convencionais de mercado, em que os preços do diesel e do biodiesel

determinassem a viabilidade do produto. Foi estruturado um mercado regulado e

específico para o biodiesel.

Uma forma de incentivar a produção do biodiesel foi através de redução

parcial ou total na carga tributária na aquisição de matéria prima. No entanto,

primeiramente será discutida a composição de custo do biodiesel. São três itens

principais que participarão dos custos no biodiesel: matéria prima; processamento

industrial e frete e carga tributária, como mostrado na Figura 41.

FIGURA 41: PRINCIPAIS ELEMENTOS NA COMPOSIÇÃO DO CUSTO DO BIODIESEL.

FONTE: GOES et al, 2010

Ainda de acordo com Goes et. al.(2010), a matéria prima compõe 70% do

custo do biodiesel, daí parte a necessidade que se faça uma escolha bem feita

desta. Já os outros 30% dos custos estão relacionados ao outros dois itens

destacado.

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O processamento industrial envolve Os níveis de rendimento, dependendo do

teor de óleo e das características físico-químicas das matérias primas utilizadas, a

rota tecnológica adotada: etílica, metílica ou mista tem custos diferentes. Como já

citado anteriormente, alguns óleos apresentam características que não se encaixam

totalmente nas especificações da ANP, como a viscosidade, acidez, teor de alguns

elementos, mas que mesmo assim apresentam vantagens e podem reduzir custos

de produção caso sejam desenvolvidas tecnologias e conhecimentos que possam

lidar com esses problemas. (Goez, 2010)

No que diz respeito ao frete, uma grande atenção deve ser conferida em

função das condições que algumas estradas brasileiras apresentam e demora em

que o processo de logístico ocorre. Os custos com logística até as distribuidoras de

combustíveis podem aumentar em até R$0,07 por litro de mistura.

(brasilagro.com.br)

Quanto às cargas tributárias, foi criado um sistema de isenção total e parcial

das taxas de acordo com alguns critérios, como mostra a Figura 42.

FIGURA 42: REDUÇÕES PARCIAIS OU TOTAIS DE TAXAS.

FONTE: AMARAL, 2010

Pela Figura 42 é possível perceber que os critérios para a redução de taxas é

de acordo com o fato de a matéria prima ser proveniente da agricultura familiar,

indicando um incentivo à compra do óleo proveniente do pequeno agricultor ao invés

do agronegócio. De acordo com as tabela, não é necessário pagar tributos caso a

matéria prima venha de pequeno agricultor nas regiões norte e nordeste,

independente de qual seja. Além disso, a matéria prima também é um critério

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baseando-se no incentivo às alternativas como a mamona e a palma e

descentralizar o uso da soja. Nas regiões norte e nordeste, caso a matéria prima

seja a mamona ou a palma, a redução é de 14,9% do tributo, representando um

valor de 151,50 reais a ser pago pelo produtor de biodiesel.

Outra forma de se controlar o custo e o preço do biodiesel no Brasil é através

dos leilões organizados pela ANP onde o biodiesel produzido pelos fabricantes é

vendido. Os preços máximos iniciais são estabelecidos pela ANP, o deságio

representa a desvalorização do produto diante desse preço máximo inicial. A Figura

43 mostra quais foram a média ponderada do preço do biodiesel nos leilões.

FIGURA 43: PREÇOS MÉDIOS PONDERADOS DO BIODIESEL NOS ÚLTIMOS LEILÕES.

FONTE: ANP (março/2011) (Dados)

6.5 - MERCADO

De acordo com os dados da Figura 40, a produção do biodiesel no país em

2010 foi de 2,5 bilhões de litros, com o B5.

Por conta dessa política, o país deixou de importar diretamente o mesmo

volume consumido de diesel, evitando gastos diretos em torno de US$ 1,4 bilhão.

Mesmo assim, no ano passado, o Brasil importou 9,1 bilhões de litros de diesel para

suprir suas necessidades. Os gastos foram de US$ 5,131 bilhões, de acordo com

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dados do Ministério de Desenvolvimento, Indústria e Comércio (Mdic).

(brasilagro.com.br)

Alguns produtores acreditam que a exportação é uma maneira de escoar a

produção do biodiesel que não foi vendido nos leilões da ANP, evitando prejuízos.

(biodieselrevista.com)

A Figura 44 mostra a relação entre produção e exportação de biodiesel no

Brasil, assim como uma previsão para o futuro.

FIGURA 44: PRODUÇÃO E EXPORTAÇÃO NO BRASIL.

FONTE: AMARAL, 2010

Atualmente, o Brasil conta com 11 usinas exportadoras. (biodieselbr.com)

Essas usinas, no entanto, têm de lidar primeiramente com a adequação do seu

produto para as especificações dos países para onde serão vendidos. De acordo

com Goes et al. (2010), um exemplo é o biodiesel proveniente do óleo de soja.

Apesar de se adequar as especificações da ANP, possui elevados índices de iodo, o

que muitas vezes representa um entrave a sua entrada no mercado europeu. Além

disso, outras dificuldades encontradas pelos exportadores é a falta de incentivos,

tornando a competição com o biodiesel internacional ainda mais complicada. Além

disso, é necessário que o país saia de sua condição de exportador de matéria prima,

como a soja, e passe para a de exportador de produtos já processados.

(biodieselrevista.com)

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O esperado para os próximos anos em relação à dependência do diesel

importado é que esta diminua gradativamente, até que seja zerado, considerando

que os planos de B10 para 2014 e B20 para 2020 sejam concretizado, bem como a

criação de novas usinas pela Petrobrás até o ano de 2017. No entanto, para atender

essa mistura de 20% até a data planejada, o investimento será de R$7,3 milhões

para a produção estimada de 14,3 bilhões de litros (brasilagro.com.br).

Atualmente, o biodiesel é praticamente todo utilizado para a mistura com o

óleo diesel e um pequeno excedente, como mostrado na figura é exportado. Ou

seja, não há estocagem do biodiesel. (brasilagro.com.br)

7 - CONCLUSÃO

A produção do biodiesel tem apresentado um potencial promissor no mundo

inteiro, principalmente através da sua contribuição para a preservação do meio

ambiente. No Brasil essa produção apresenta vantagens competitivas em relação a

outros países, devido as suas condições edafoclimáticas. Apesar de se localizar

entre os maiores produtores mundiais do biodiesel, o país ainda tem o que

desenvolver em no que diz respeito a esse tipo de combustível. É necessário

difundir ainda mais as pesquisas voltadas para as outras fontes de matéria prima.

Apesar das boas condições que levaram a soja a ser a principal fonte, torná-la a

fonte exclusiva é arriscado, não trazendo benefícios a longo prazo: causará um

excesso desnecessário de farelo considerando que há outras oleaginosas com

maior rendimento a serem cultivadas. Deve-se ressaltar ainda problema da glicerina,

que não tem destino definido. Para que se possa produzir biodiesel suficiente para

substituir o diesel, o país deverá pagar o custo da sua produção. É interessante por

parte do governo federal que torne o projeto biodiesel, acima de tudo, um projeto

social. O setor primário da economia brasileira, muitas vezes não abre espaço para

o pequeno agricultor. A redução tributaria para os produtores que adquirirem sua

matéria prima de agricultura familiar é uma boa alternativa para este poder

estabelecer sua renda. A melhora na produção de biodiesel de maneira geral é

importante para que o Brasil possa, também, deixar seu posto de exportador de

matéria prima, para ser também exportador de produtos industrializados, com maior

valor agregado.

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