PROGRAMA UFPE/DEQ-PRH-ANP/MCT

Engenharia do Processamento Químico do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis

Título da Especialização com Ênfase no Setor Petróleo e Gás:

Gestão Ambiental na indústria do petróleo

AVALIAÇÃO DA COMPOSIÇÃO DO EFLUENTE DO PROCESSO DE PRODUÇÃO DE BIODIESEL POR

TRANSESTERIFICAÇÃO

Victor Vital Leão Bezerra

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

Orientador

Alexandre Ricardo Pereira Schuler

Março, 2012

AVALIAÇÃO DA COMPOSIÇÃO DO EFLUENTE DO PROCESSO DE

PRODUÇÃO DE BIODIESEL POR TRANSESTERIFICAÇÃO

Victor Vital Leão Bezerra

Área de Concentração: Gestão Ambiental na Indústria do Petróleo e Gás Natural Orientadora: Prof. Dr. Alexandre Ricardo Pereira Schuler

Recife/PE Março, 2012

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Departamento de Engenharia Química da Universidade Federal de Pernambuco, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Química Industrial.

AGRADECIMENTOS

Gostaria de agradecer primeiramente a “Deus”.

Minha Mãe, Sydia Maria Vital, a pessoa mais importante de minha vida, a

qual me fez ser o que sou e o que serei no futuro, Muito obrigado por tudo e mais

um pouco que a senhora sempre fez por nós todos. Mãe, amo a senhora, pois isso é

por nós.

Gostaria também de agradecer a meu pai, Edson Leão Bezerra e a meu

irmão, Rafael Vital. Como meus demais familiares (Avó, Madrinha, Primos,

Sobrinhas). E minha amiga/namorada (companheira) Camila Maria Teixeira de

Almeida.

Gostaria de agradecer também a todos os meus amigos que fizeram/fazem

parte da minha vida até hoje, pois vocês contribuíram/contribuem, e muito, para eu

ser o que sou (INOCOOP, CIC, CODAI, UFPE/DEQ, CRCN, PRH, HISTÓRIA).

Gostaria de agradecer do fundo do meu coração a Profª. Dra. Eliane

Valentim, Prof. Dr. Alexandre R. P. Schuler, a Profª. Drª. Celmy Mª. B. de M.

Barbosa, Profª. Drª. Marta Mª. M. B. Duarte e Profª. Drª. Suzana Pedroza, pois me

ensinaram a ser muito mais que um profissional.

Como também aos meus companheiros, de Universidade, CRCN (Diamb) e

PRH, (principalmente os de Q.I) e alguns de Eng.Química.

Não citarei nenhum nome, pois seria injusto de minha parte caso esqueça-

me de algum, e não gostaria de tal situação. Mas, para alguns dúvidas, agradeço ao

RPG, aos jogos de futebol e basquete, ao dominó, as tardes e noites de conversa no

laboratório, ao brega e as viagens de congresso. Vocês que fizeram parte de tudo

isso. Espero que eu não tenha decepcionado e não decepcione TODOS VOCÊS!

Também as pessoas e estrutura do LCI, LEAQ, CETENE (caetés).

À Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis – ANP

e à Financiadora de Estudos e Projetos – FINEP – por meio do Programa de

Recursos Humanos da ANP para o Setor de Petróleo e Gás – PRH-ANP/MCT, em

particular ao PRH 28, do Departamento de Engenharia Química, Centro de

Tecnologia e Geociências da UFPE, pelo apoio financeiro.

“Fortuna Favet Audax”.

“A Sorte Favorece o Audaz”

RESUMO

Com a crise energética mundial, buscam-se alternativas renováveis para

ampliar a matriz energética que possam substituir, gradativamente, o uso de

combustíveis fósseis, evitando, com isso, colapsos no abastecimento.

Neste contexto, destaca-se o biodiesel como uma alternativa para

substituição ao óleo diesel em motores de ignição por compressão.

Diante da crescente expansão da produção de biodiesel em plantas

industriais que utilizam o processo convencional de transesterificação com

catalisador alcalino, verifica-se a necessidade em tratar o efluente gerado durante

este processo produtivo.

Este trabalho visou caracterizar um efluente da produção de biodiesel de uma

planta experimental piloto Usina Caetés, situada no município de Caetés,

Pernambuco. Para uma avaliação, acerca de suas características físico-químicas,

servindo como base para trabalhos futuros que visem seu reuso ou disposição final.

Tal avaliação foi feita, usando-se a caracterização do efluente, de acordo com

tais parâmetros: demanda química do oxigênio (DQO), demanda bioquímica do

oxigênio (DBO), sólidos totais, sólidos voláteis, sólidos fixos, sólidos suspensos,

sólidos dissolvidos, sólidos decantáveis, turbidez, condutividade, potencial

hidrogeniônico, oxigênio dissolvido, sódio, potássio, temperatura, óleos e graxas.

Ficou evidente neste trabalho que a maior carga do efluente gerado na

produção de biodiesel pelo processo de transesterificação é de característica

orgânica. No qual, a maior parte dos parâmetros analisados, encontraram-se fora

dos padrões de emissão e classificação das águas, de acordo com as

RESOLUÇÔES CONAMA 430 e CONAMA 357.

Palavras – chave: Biodiesel, Transesterificação, água de lavagem.

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1: Reação de transesterificação ............................................................. 21

Figura 3.1: Reator da produção de biodiesel no laboratório ................................ 37

Figura 3.2: Fluxograma básico do processo de produção de biodiesel ............... 39

LISTA DE TABELAS

Tabela 4.1: Parâmetros de emissão de efluentes, CONAMA 430 ........................ 42

Tabela 4.2: Resultados obtidos do efluente da produção em bancada, com a

legislação ...............................................................................................................

45

Tabela 4.3: Resultados das características do efluente obtido da produção em

bancada .................................................................................................................

46

Tabela 4.4: Resultados do efluente da 1ª lavagem, da produção na planta piloto,

com a legislação ....................................................................................................

47

Tabela 4.5: Resultados do efluente da mistura, da produção na planta piloto,

com a legislação ....................................................................................................

48

Tabela 4.6: Resultados do efluente da 1ª lavagem escala piloto, suas

características ........................................................................................................

50

Tabela 4.7: Resultados do efluente da mistura escala piloto, suas

características ........................................................................................................

51

LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS

ANA - Agência Nacional das Águas.

ANP - Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis.

APHA - American Public Health Association.

AWWA - American Water Works Association.

BX - Mistura óleo diesel e biodiesel.

CETENE - Centro de Tecnologias Estratégicas do Nordeste.

CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente.

DBO - Demanda Bioquímica de Oxigênio.

DQO - Demanda Química de Oxigênio.

DEQ - Departamento de Engenharia Química.

LCI – Laboratório de Cromatografia Instrumental

LEAQ – Laboratório de Engenharia Ambiental e Qualidade

MCI - Motores de Combustão Interna.

MCT - Ministério da Ciência e Tecnologia.

O. & G. - Óleos e Graxas.

ONG´S - Organizações não Governamentais.

OD - Oxigênio Dissolvido.

pH - Potencial Hidrogeniônico.

SINGREH - Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos.

S. Sedimentáveis - Sólidos sedimentáveis.

S. Totais - Sólidos Totais.

S. S. Totais - Sólidos Suspensos Totais.

S. D.Totais - Sólidos Dissolvidos Totais.

S. F. Totais - Sólidos Fixos Totais.

S. V. Totais - Sólidos Voláteis Totais.

S. S. Voláteis - Sólidos Suspensos Voláteis.

S. D.Voláteis - Sólidos Dissolvidos Voláteis.

S. S. Fixos - Sólidos Suspensos Fixos.

S. D. Fixos - Sólidos Dissolvidos Fixos.

TOG - Teor de Óleos e Graxas.

UNESCO - Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a

Cultura.

WPCF - Water Environment Federation.

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 11

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA .............................................................................. 13

2.1 BIODIESEL .................................................................................................. 13

2.1.1 História do Biodiesel .................................................................................. 13

2.1.2 Biodiesel no Mundo .................................................................................. 15

2.1.3 Biodiesel no Brasil .................................................................................... 16

2.2 VANTAGENS E DESVANTAGENS DO BIODIESEL ................................... 17

2.3 BIODIESEL E O MEIO AMBIENTE .............................................................. 19

2.4 PRODUÇÃO DE BIODIESEL ....................................................................... 20

2.4.1 Reação de Transesterificação ................................................................... 21

2.4.2 Usina Experimental de Biodiesel – Usina Caetés ..................................... 21

2.5 PURIFICAÇÃO DO BIODIESEL .................................................................. 22

2.6 ÁGUA E O MEIO AMBIENTE ...................................................................... 23

2.7 PARÂMETROS DE CARACTERIZAÇÃO DOS EFLUENTES ..................... 24

2.7.1 Parâmetros Físicos ................................................................................... 24

2.7.1.1 Cor ......................................................................................................... 24

2.7.1.2 Turbidez ................................................................................................. 24

2.7.1.3 Temperatura ........................................................................................... 25

2.7.1.4 Condutividade ........................................................................................ 25

2.7.1.5 Sólidos ................................................................................................... 26

2.7.2 Parâmetros Químicos ................................................................................ 27

2.7.2.1 Potencial Hidrogeniônico (pH) ................................................................ 27

2.7.2.2 Alcalinidade ............................................................................................ 28

2.7.2.3 Acidez .................................................................................................... 28

2.7.2.4 Demanda Química de Oxigênio (DQO) .................................................. 28

2.7.2.5 Oxigênio Dissolvido (OD) ....................................................................... 29

2.7.2.6 Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) .............................................. 30

2.7.2.7 Óleos e Graxas ...................................................................................... 30

2.8 LEGISLAÇÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS .............................................. 31

2.8.1 CONAMA nº 357, de 17 de Março de 2005 .............................................. 32

2.8.2 CONAMA n° 430, de 13 de MAIO DE 2011 .............................................. 32

3 MATERIAIS E MÉTODOS...................................................................................... 34

3.1 MATERIAIS .................................................................................................. 34

3.2 PRODUÇÃO DE BIODISEL EM LABORATÓRIO ........................................ 36

3.3 PRODUÇÃO DE BIODIESEL NA USINA CAETÉS...................................... 37

3.3.1 Fluxograma do Processo de Produção de Biodiesel ................................. 39

3.4 ANÁLISE DOS PARÂMETROS FÍSICO-QUÍMICOS DA ÁGUA .................. 40

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO .............................................................................. 41

4.1 PARÂMETROS DE EMISSÃO DE EFLUENTE ........................................... 42

4.2 PARÂMETROS DE CLASSIFICAÇÃO DAS ÁGUAS ................................... 43

4.3 RESULTADOS DOS EFLUENTES OBTIDOS ............................................. 44

5 CONCLUSÕES ...................................................................................................... 53

6 REFERÊNCIAS ...................................................................................................... 54

11

1 INTRODUÇÃO

Tem sido mostrado (BOCCARDO, 2004) que desde a Revolução

Industrial a demanda de energia no mundo cresceu a um ritmo assustador,

chegando a níveis tão elevados que, durante as duas primeiras décadas do

século XX, a humanidade consumiu mais energia do que em toda sua

existência anterior.

A maior parte da energia consumida no mundo provém do petróleo, do

carvão e do gás natural, porém essas fontes são limitadas e com previsão de

esgotamento no futuro, o que tem motivado o desenvolvimento de tecnologias

que permitam utilizar fontes renováveis de energia (FERRARI et al., 2005).

Com a crise energética mundial, buscam-se alternativas renováveis

para ampliar a matriz energética que possam substituir, gradativamente, o uso

de combustíveis fósseis, evitando, com isso, colapsos no abastecimento

(HOLANDA, 2004). Existe a expectativa de diminuição das reservas de

petróleo com a possibilidade da escassez do mesmo. Há também uma grande

e crescente preocupação com a preservação do meio ambiente, pois os

combustíveis fósseis são grandes poluidores, seja pela emissão de gases do

efeito estufa durante a combustão, seja pelo descarte de resíduos ou pelos

derramamentos que eventualmente ocorrem no mar e no solo. Esses dois

fatores têm incentivado alternativas visando à sua substituição (BONOMI et al.,

2006).

Neste contexto, destaca-se o biodiesel como uma alternativa para

substituição ao óleo diesel em motores de ignição por compressão. O uso do

biodiesel como combustível tem sido promissor devido às diversas vantagens

apresentadas. É um combustível renovável substituto para o diesel. É

preparado a partir de óleos vegetais ou de gordura animal, por meio da

transesterificação com alcoóis. Pode ser usado como uma mistura com diesel

em qualquer proporção, já que possuem características similares, e, além

disso, têm propriedades melhores que as do diesel por ser renovável,

biodegradável, não tóxico, livre de enxofre e aromáticos (LIMA, 2005).

Diante da crescente expansão da produção de biodiesel em plantas

industriais que utilizam o processo convencional de transesterificação com

12

catálise homogênea em meio básico verifica-se a necessidade em tratar o

efluente gerado durante este processo produtivo (JARUWAT et al., 2010) de

forma que adquira características dentro dos padrões de lançamento de

efluentes presentes na Resolução CONAMA nº 357 de 17/6/2005. Para tal

tratamento existe a necessidade de se conhecer as características físicas,

químicas e biológicas.

Foram determinados os parâmetros: demanda química do oxigênio

(DQO), demanda bioquímica do oxigênio (DBO), sólidos totais, sólidos voláteis,

sólidos fixos, sólidos suspensos, sólidos dissolvidos, sólidos decantáveis,

turbidez, condutividade, potencial hidrogeniônico, oxigênio dissolvido, sódio,

potássio, temperatura, óleos e graxas.

A avaliação dos parâmetros ocorreu, através das características físico-

químicas do efluente obtido, comparando-as com a resolução CONAMA

430/2011 e com a resolução CONAMA 357/2005.

13

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

2.1 BIODIESEL

O biodiesel é um combustível produzido a partir de óleos vegetais ou

de gorduras animais. Dezenas de espécies vegetais presentes no Brasil podem

ser usadas na produção do biodiesel, entre elas soja, dendê, girassol, babaçu,

amendoim, mamona e pinhão-manso. Entretanto, o óleo vegetal in natura é

bem diferente do biodiesel, que deve atender à especificação estabelecida pela

Resolução ANP n° 07/2008.

2.1.1 História do Biodiesel

Há mais de 100 anos, Rudolf Diesel inventou o motor que leva o seu

nome, e este funcionou com diversos combustíveis, como, por exemplo, pó de

carvão suspenso em água, óleo mineral pesado e óleos vegetais (SHAY,

1993). Os primeiros ensaios foram catastróficos; entretanto, na Exposição

Mundial de Paris, em 1900, um total de cinco motores diesel foi demonstrado,

sendo que pelo menos um dos motores foi alimentado com óleo de amendoim

(KNOTHE et al, 2006).

Em 1911, Rudolph Diesel disse:

“O motor diesel pode ser alimentado com óleos vegetais e poderia

ajudar consideravelmente no desenvolvimento da agricultura dos países que

usarem estes óleos. Isto parece um sonho futuro, mas posso predizer com

certeza absoluta que esse modo de emprego do motor diesel pode, em um

dado tempo, adquirir uma grande importância”. Por outro lado, em 1912 ele

disse: “o uso de óleos vegetais como combustível para motores é visto como

insignificante hoje em dia, mas estes óleos podem chegar a serem tão

importantes como o petróleo e o carvão de hoje em dia”. (AGARWAL, 2007)

Na década de 30, o governo francês incentivava as experiências com o

óleo de amendoim visando conquistar a independência energética (KNOTHE,

2005).

14

Durante a II Guerra Mundial, o combustível de origem vegetal foi

utilizado em vários países, incluindo a China, a Índia e, obviamente, a Bélgica.

Em 1941 e 1942, havia uma linha de ônibus entre Bruxelas e Louvain, que

utilizava combustível obtido a partir do óleo de palma (KNOTHE, 2005).

No Brasil, o pioneiro do uso de biocombustíveis foi o Conde Francisco

de Matarazzo, na década de 1960. As Indústrias Matarazzo buscavam produzir

óleo através dos grãos de café. Para lavar o café de forma a retirar suas

impurezas impróprias para o consumo humano, foi usado o álcool da cana de

açúcar. A reação entre o álcool e o óleo de café resultou na liberação de

glicerina e éster etílico, produto que hoje é chamado de biodiesel. (PARENTE,

2003).

Em 1980, surgiu o Programa Nacional de Óleos Vegetais, que tinha

fins energéticos, pela Resolução n° 7 do Conselho Nacional de Energia. O

objetivo do programa era promover a substituição de até 30% de óleo diesel,

apoiado na produção de soja, amendoim, colza e girassol. Novamente, a

estabilização dos preços do petróleo e a entrada do Proálcool, juntamente com

o alto custo da produção e esmagamento das oleaginosas, foram fatores

determinantes para a desaceleração do programa (KNOTHE, 2006).

No entanto, apesar da escassez de incentivos e da desaceleração dos

programas governamentais, muitas experiências concretas seguiram o seu

curso. Vale registrar um importante marco de iniciativa privada que ocorreu em

1980, com o pedido de registro da primeira patente brasileira pelo engenheiro

químico Expedito José de Sá Parente. Esse registro, no Instituto Nacional de

Propriedade Industrial (INPI), saiu em 1983, considerado uma referência para o

país (KNOTHE, 2006).

Em 2000, o preço do petróleo se estabilizou temporariamente em

níveis um pouco mais altos no mercado internacional e, portanto, as fontes de

energias renováveis assumiram papel crescente na matriz energética mundial

com técnicas mais avançadas e preocupadas com a sustentabilidade

ambiental.

Após cinco anos, o biodiesel foi introduzido na matriz energética

brasileira, através do Artigo 2º da Lei nº 11.097, de 13.01.2005, que fixou em

5% em volume o percentual mínimo obrigatório de adição de biodiesel ao óleo

diesel comercializado ao consumidor final em qualquer parte do território

15

nacional. A adoção deve ocorrer de forma gradual, começando com a mistura

de 2% (B2) até 2008, e chegando a mistura de 5% (B5) até 2013, que foi

antecipada para 2010 pelo Governo Federal. (MME, 2007; SEBRAE, 2007).

2.1.2 Biodiesel no Mundo

No início dos anos 90, começou na Europa o processo de

industrialização do biodiesel. O principal mercado produtor e consumidor de

biodiesel puro e misturado com diesel foi, e até o momento continua sendo, o

continente europeu. Uma das suas aplicações é devido a sua lubricidade. Por

muito tempo, as refinarias de petróleo da Europa procuram a eliminação do

enxofre no diesel convencional. E é de conhecimento que a lubricidade do

diesel sem enxofre diminui muito e uma possível correção é feita adicionando

biodiesel, devido ao fato de que este possui uma lubricidade muito elevada

(LIMA, 2005; VAN GERPEN, 2005).

O biodiesel vem sendo intensamente utilizado na Alemanha e na

França, que aproveitam os excedentes de óleo de canola para sua produção.

Essa cultura teve forte expansão como consequência da Política Agrícola

Comum, de 1991. O objetivo dessa política foi eliminar o excesso de produção

de óleos comestíveis, sem eliminar os subsídios concedidos aos agricultores.

Como consequência, as áreas que superavam os limites estabelecidos na

legislação foram dedicadas a culturas não alimentícias, de forma a não perder

o direito de receber os subsídios. A Europa é o maior produtor do biodiesel do

mundo. A produção europeia total em 2004 foi em torno de 1700 milhões de

litros, com Alemanha, França e Itália como produtores mais importantes,

seguidos pela Republica Tcheca e Áustria, com produção também destacável.

Em 2006, a produção mundial de biodiesel foi de aproximadamente 6800

milhões de litros. Em 2007, a produção europeia foi de 6400 milhões de litros e

a produção americana foi de 1700 milhões de litros. Já em 2008, a produção

europeia foi de 8800 milhões de litros e a produção americana foi de 2600

milhões de litros. (NATIONAL BIODIESEL BOARD, 2009; EUROPEAN

BIODIESEL BOARD, 2009)

16

2.1.3 Biodiesel no Brasil

Em relação ao biodiesel, as pesquisas pioneiras foram na

Universidade Federal do Ceará, que em 1980 obteve a primeira patente

brasileira em processos de produção de biodiesel. Na década de 1970,

concomitante ao Pró-Álcool, surgiu o programa Pró-Óleo, cujo objetivo era o de

gerar tecnologias para baratear o custo da produção de biodiesel. Contudo, foi

a partir de 2003 que as políticas públicas para a promoção e o

desenvolvimento do biodiesel se consolidam através do Programa Nacional de

Produção e Uso do Biodiesel (PNPB) e da efetivação da Lei n° 11.097, de

2005, que dispõe sobre a introdução do biodiesel na matriz energética

brasileira, determinando sua mistura compulsória a todo diesel comercializado

no país a um teor de 2% (B-2) a partir de 2008 e de 5% (B-5) a partir de 2013,

(PEZZO et al, 2007), entretanto este feito foi conseguido em 2010.

A produção de biodiesel pode favorecer a inclusão social e o

atendimento das exigências ambientais, através da maior geração de

empregos e um balanço de carbono próximo a zero (CRUZ et al, 2004). O

Brasil está entre os maiores produtores e consumidores de biodiesel do mundo,

com uma produção anual, em 2010, cerca de 2,4 bilhões de litros e uma

capacidade instalada, no mesmo ano, para cerca de 5,8 bilhões de litros (ANP,

2011).

A Lei nº 11.097, publicada em 13 de janeiro de 2005, introduziu o

biodiesel na matriz energética brasileira e ampliou a competência

administrativa da ANP, que passou, desde então, a denominar-se Agência

Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis. A partir da publicação da

citada lei, a ANP assumiu a atribuição de regular e fiscalizar as atividades

relativas à produção, controle de qualidade, distribuição, revenda e

comercialização do biodiesel e da mistura óleo diesel-biodiesel (BX). (SILVA,

2008)

.

17

2.2 VANTAGENS E DESVANTAGENS DO BIODIESEL

O biodiesel apresenta inúmeras vantagens sobre o diesel

convencional. Por essa razão, o biodiesel se apresenta como um sério

competidor no mercado energético, considerando os benefícios ecológicos que

representa o seu uso.

Podem-se citar as seguintes vantagens:

Pelas semelhanças de fluidos e de termodinâmicas, o biodiesel e

o diesel de petróleo possuem características de completa equivalência Sendo o

biodiesel o único combustível alternativo renovável que pode se usar

diretamente em qualquer motor diesel, sem a necessidade de realizar qualquer

tipo de modificação no motor. Essa adaptabilidade aos motores do ciclo diesel

é uma das grandes vantagens do biodiesel, pois enquanto o uso de outros

combustíveis limpos, como o gás natural ou o biogás, requer adaptação dos

motores, a combustão de biodiesel pode dispensá-la, configurando-se em uma

alternativa técnica capaz de atender toda a frota já existente movida a óleo

diesel. (ARANDA, 2003; RODRIGUES, 2005).

O biodiesel é biodegradável (98% em 21 dias), degrada quatro

vezes mais rápido que o diesel convencional, pois o seu conteúdo de oxigênio

melhora o processo de Não possui enxofre, além de ser praticamente isento de

cloro, diminuindo assim o risco de envenenamento dos catalisadores oxidantes

utilizados no escapamento dos veículos e não é tóxico (BARNWALL, 2005).

Usando o hidróxido de potássio (KOH) como catalisador, o

resíduo pode ser utilizado como fertilizante nos campos de cultivo.

Economicamente, a produção de biodiesel pode ter benefícios indiretos

procedentes da venda dos produtos secundários obtidos no processo de

transesterificação, depois da purificação da fase aquosa (glicerina, ácidos

graxos e outras partes residuais). (KNHOTE, 2006)

Como principal subproduto, se obtém a “glicerina”, a qual, uma

vez purificada, tem diversas aplicações na indústria: cosmética, farmacêutica,

uso em rações de animais, processos de fermentação, processos da fabricação

de plásticos, obtenção de poliglicerídeos, etc. Na maioria dos casos, a venda

18

deste subproduto, pode chegar a cobrir os custos operacionais de uma planta

de produção de Biodiesel. (KNHOTE, 2006)

O biodiesel reduz a dependência dos países ao petróleo

importado, sobretudo o petróleo importado de regiões politicamente instáveis.

(Rev. EXAME, 2007) E o cultivo da sua matéria-prima estimula a geração de

empregos na agricultura familiar.

Apesar das numerosas vantagens apresentadas até o momento, existe

uma série de inconvenientes.

Alguns dos inconvenientes são:

O principal problema é o maior custo de produção, chegando a

ser, em algumas situações, até 2 ou 3 vezes superior ao diesel convencional. A

matéria-prima que é utilizada para sua elaboração (óleos vegetais) representa

o maior obstáculo em termos econômicos, perto de 80% do custo total de

operação de uma planta de biodiesel. O problema pode se resolver com o uso

de óleos vegetais residuais (óleos de fritura, por exemplo), eliminando os

custos de produção do óleo vegetal virgem. Uma alternativa também seria

eliminar os impostos ou favorecer economicamente as empresas produtoras de

biodiesel (subsídio do governo). (DEMIRBAS, 2007; MA et al, 1999; ZHANG et

al, 2003; LEE,2002)

O consumo de biodiesel num Motor de combustão interna (MCI) é

aproximadamente 15% superior ao de diesel convencional, com o mesmo

número de horas de funcionamento, isto é devido ao menor poder calorífico

inferior implicando em menor potência do motor. (AGARWAL, 2007).

Apresenta baixa estabilidade na oxidação e o seu

armazenamento não é recomendável por períodos acima dos seis meses.

Geralmente, fatores como a presença de ar, elevadas temperaturas ou a

presença de metais, antioxidantes, peróxidos, assim como o material o qual é

feito o tanque de armazenamento, facilitam a oxidação. (KNOTHE, 2005).

Algumas experiências de armazenagem de longa duração (dois anos) para o

biodiesel demonstraram uma elevação do índice de acidez, do índice de

peróxidos e da densidade e ao contrário diminui o PCI. (THOMPSON et al,

1998).

19

2.3 BIODIESEL E O MEIO AMBIENTE

O consumo energético do setor transportes representava, em 1998,

28% das emissões de CO2. Segundo a Comissão Europeia (“Livro Verde”,

2001) se não for feito nada para inverter a tendência do aumento de tráfego

rodoviário, as emissões de CO2, neste setor, deverão aumentar

aproximadamente em 50% até 2011, com previsão de 1.113 milhões de

toneladas de CO2 por ano, frente aos 739 milhões registrados já em 1990. Uma

vez mais o transporte rodoviário é o principal responsável por esta situação,

devido ao fato de que 84% das emissões de CO2 pertencentes ao transporte

rodoviário, em comparação com o transporte aéreo, que representa 13%

(SHAINE, 2001; BOEHMAN, 2005).

As emissões de monóxido de carbono, CO, na combustão de biodiesel

nos motores diesel são de 40 a 50% inferiores ao diesel convencional. Isto se

deve principalmente à presença de oxigênio na fórmula dos ésteres metílicos

ou etílicos (biodiesel), obtendo-se uma combustão mais completa. As emissões

de material particulado se reduzem entre 35 e 45% em comparação com as do

óleo diesel (NBF, 2007).

O uso do biodiesel produz uma diminuição dos hidrocarbonetos não

queimados, por ter uma combustão mais completa, conseguindo que as

cadeias de carbono-hidrogênio e oxigênio dos ésteres gerem CO2 e água de

uma forma melhor que no caso do diesel. (BARNWAL, 2005; SZYBIST, 2003).

As emissões de óxidos de nitrogênio (NOx) aumentarem em 5%,

devido à melhora na combustão. As temperaturas na câmara de combustão

são mais elevadas, possibilitando a formação de elevadas quantidades de NOx

nos motores de combustão interna (MCI). No entanto, as baixas emissões de

enxofre usando biodiesel, permitem o uso de tecnologias de controle do NOx

que não poderiam ser usadas no caso do diesel convencional. Portanto, as

emissões de NOx podem ser efetivamente tratadas e eliminadas, otimizando os

MCI. (AGARWAL, 2007).

20

2.4 PRODUÇÃO DE BIODIESEL

Os óleos são compostos principalmente por triglicerídeos, que ao

reagirem com o álcool, na presença de um catalisador, produzem os ésteres

metílicos (quando o álcool é o metanol) (MA, 1999). Após a reação é

necessário fazer a purificação do biodiesel que consiste em três etapas:

decantação, lavagem e secagem.

A transesterificação é o processo mais utilizado atualmente para a

produção do biodiesel. Consiste numa reação química dos óleos vegetais ou

gorduras animais com um álcool de cadeia curta, em presença de um

catalisador, da qual também se extrai a glicerina, produto com aplicações

diversas na indústria química (MEHER et al., 2004; BERRIOS, 2010).

Dentre o processo de transesterificação, a catálise homogênea em

meio básico é o processo mais comumente empregado, particularmente devido

à sua maior rapidez, simplicidade e eficiência (SOLDI et. al., 2006). Também

devido a suas condições operacionais adequadas: baixo custo, fácil instalação

e, acima de tudo, sua alta taxa de reação proporciona uma diminuição no

tamanho de equipamento e capital. Além disto, o metanol é o álcool mais

comumente utilizado devido seu baixo custo e suas vantagens físico-químicas

(compostos polares e álcool de cadeia curta). Logo, é o método de obtenção do

biodiesel que o governo brasileiro incentiva. O mesmo consiste na reação

química de triglicerídeos com alcoóis (metanol ou etanol) na presença de um

catalisador (ácido, básico ou enzimático), resultando na substituição do grupo

éster do glicerol pelo grupo etanol ou metanol.

No Brasil, das 48 empresas que produziram biodiesel em 2009, 42

adotaram a transesterificação por rota metílica (uso de metanol), representando

94,7% desta produção. O óleo de soja foi a principal matéria-prima para a

produção de biodiesel (B100), a segunda matéria-prima no ranking de

produção das usinas foi o sebo bovino, seguido pelo óleo de algodão

(MENESES et al., 2012).

21

2.4.1 Reação de Transesterificação

A produção do biodiesel pode ser realizada pela transesterificação do

óleo vegetal, por catálise homogênea em meio alcalino. De modo geral é a

reação de um éster com um álcool para produzir um éster e um co-produto, o

glicerol. O processo global de transesterificação de óleos vegetais e gorduras é

uma sequência de três reações reversíveis e consecutivas, em que mono e di-

glicerídeos são os intermediários. Para ocorrer a reação, o óleo vegetal, o

álcool de cadeia curta e, na maioria dos casos, um catalisador (um alcóxi) a

base de NaOH ou KOH, são combinados em reatores batelada com agitado,

aquecimento e tempo para a reação (FERRARI et al, 2005).

Figura 2.1: Reação de transesterificação.

Fonte: SUAREZ et al., 2007.

2.4.2 Usina Experimental de Biodiesel – Usina Caetés

A Usina Experimental de Biodiesel de Caetés foi a primeira a produzir

biodiesel em Pernambuco. Sua implantação foi realizada pelo CETENE, com

recursos do MCT. A produção teve início em março de 2007 e a unidade possui

capacidade para produzir dois mil litros/dia de biodiesel.

É uma unidade de pesquisa que desenvolve pesquisas na cadeia

produtiva do biodiesel desde as matérias-primas potenciais, implantação e

otimização de novas tecnologias de processos, valorização e reaproveitamento

de co-produtos e resíduos, além de monitoramento do uso do biocombustível

22

em motores estacionários e veiculares com proporções maiores ao autorizado

pelo Governo Federal.

A usina de Biodiesel do CETENE serve de modelo para indústrias de

maior porte e as pesquisas são realizadas em conjunto com universidades,

institutos estaduais, empresas e centros de pesquisa, possibilitando transferir

para a sociedade inovações tecnológicas que tenham caráter estratégico para

o desenvolvimento econômico, social e ambiental, principalmente da região

Nordeste.

2.5 PURIFICAÇÃO DO BIODIESEL

Dado o caráter reversível da reação de transesterificação, faz-se

necessário utilizar um dos reagentes em excesso (álcool) para favorecer o

deslocamento do equilíbrio na direção dos produtos (FUKUDA et. al., 2001).

Com o álcool, em excesso, vários intermediários são gerados,

paralelamente à formação dos ésteres de metila. Para a remoção dessas

impurezas é necessário efetuar a purificação do biodiesel que consiste

basicamente de três etapas: decantação, lavagem e secagem. No processo de

lavagem são retiradas impurezas presentes no meio como: catalisador;

excesso do álcool utilizado na reação; glicerina livre residual; sais de ácidos

graxos; e tri-, di- e monoglicerídeos, de forma a atender as especificações

regulamentadas pela Agência Nacional do Petróleo, gás natural e

Biocombustíveis (ANP). Através da resolução 42 (FACCIO, 2005; KNOTHE,

2006; VAN GERPEN, 2005).

Segundo Suehara et al. (2005), utilizando o processo de

transesterificação, para cada 100 L de biodiesel produzido, são gerados 20 L

de efluente. Já conforme Kolesárová et al. (2010), dependendo do método de

lavagem aplicado até 300 L de efluente podem ser gerados para cada 100 L de

biodiesel produzidos.

Levando-se em consideração que a etapa de lavagem do processo de

produção do biodiesel é uma das mais importantes e também uma das mais

críticas, esta merece grande atenção por parte dos pesquisadores no que diz

23

respeito às quantidades utilizadas e os meios de tratamento e

reaproveitamento deste efluente. Em geral, estas águas resultantes do

processo de lavagem do biodiesel apresentam-se quimicamente inadequadas

para seus lançamentos a qualquer corpo hídrico, sendo, do ponto de vista de

preservação ambiental, necessária a adoção de técnicas de tratamento para

este efluente (SUEHARA, 2005).

2.6 ÁGUA E O MEIO AMBIENTE

A água é um dos recursos naturais mais intensamente utilizados. É

fundamental para a existência e manutenção da vida e, para isso, deve estar

presente no ambiente em quantidade e qualidade apropriadas. O homem tem

usado a água não só para suas necessidades metabólicas, mas também para

outros fins, como o industrial (BRAGA, 2002).

Os esgotos domésticos e os industriais se caracterizam como fontes

pontuais, localizadas e bem identificadas, responsáveis por significativa

depleção do oxigênio nos cursos d’água, e contribuição dos sólidos,

organismos coliformes e patogênicos, nutrientes, e no caso dos esgotos

industriais em particular, ainda a contribuição de metais e de diversas

substâncias (JORDÃO, 1995).

Os esgotos industriais não podem ser caracterizados de forma única,

pois dependem das características próprias de cada indústria, dos produtos

fabricados, dos processamentos e das matérias-primas empregadas

(JORDÃO, 1995). A determinação das características de uma água residuária

tem como objetivo obter os parâmetros físicos, químicos e biológicos, bem

como a concentração dos seus constituintes, para que possam ser usados

processos adequados visando a redução destes poluentes (METCALF, 1991).

Para evitar a contaminação dos nossos recursos hídricos, existem

resoluções para emissões de efluentes, onde tais emissões são permitidas

conforme os parâmetros físicos, químicos e biológicos da água. Tais

resoluções são a CONAMA 357/2005 e a CONAMA 430/2011.

24

2.7 PARÂMETROS DE CARACTERIZAÇÃO DOS EFLUENTES

A qualidade da água e de efluentes pode ser representada através de

diversos parâmetros, que traduzem as principais características físicas,

químicas e biológicas. As características físicas estão associadas em maior

parte aos sólidos presentes na água. As características químicas podem ser

interpretadas através de duas classificações: matéria orgânica ou inorgânica.

As características biológicas estão ligadas aos microrganismos presentes na

água (VON SPERLING, 2005).

2.7.1 Parâmetros Físicos

2.7.1.1 Cor

A cor é uma característica das substâncias dissolvidas na água

(BRAGA, 2002). De acordo com (LIBÂNIO, 2005) ela resulta da reflexão da luz

em partículas com diâmetro inferior a 1,0 μm, bem como, pela presença de

compostos metálicos ou do lançamento de efluentes no corpo hídrico receptor.

As águas naturais possuem cor que varia entre 0 e 200 Unidades

Nefelométricas de Turbidez (UNT), pois acima disso já seriam águas de brejo

ou pântano, com altos teores de matéria orgânica dissolvida. Coloração abaixo

de 10 UNT é quase imperceptível. A coloração das águas naturais pode variar

em função das características e das substâncias presentes (LIMA, 2001).

2.7.1.2 Turbidez

A turbidez não depende estritamente da concentração de sedimentos

em suspensão, mas também de outras características do sedimento, tais como

tamanho, composição mineral, cor e quantidade de matéria orgânica. A

turbidez limita a penetração de raios solares, restringindo a realização da

fotossíntese que, por sua vez, reduz a reposição do oxigênio (JORDÃO, 1995).

25

A alta turbidez pode influenciar as comunidades aquáticas, uma vez

que reduz a fotossíntese da vegetação submersa e de algas, provocando a

supressão da produtividade de peixes (CREPALLI, 2007).

2.7.1.3 Temperatura

A temperatura da água é função direta da velocidade das reações

químicas, na absorção de oxigênio, precipitação de compostos, da solubilidade

das substâncias e do metabolismo dos organismos presentes no meio

aquático. Quando se encontra ligeiramente elevada, resulta na perda de gases

pela água, gerando odores e desequilíbrio ecológico (VON SPERLING, 2005).

Ela pode ser influenciada por fatores naturais e antrópicos. Os naturais são

provenientes, geralmente, do regime climático da região e, os de origem

antrópica, principalmente, de despejos industriais e águas de refrigeração de

máquinas e caldeiras (BÁRBARA, 2006 apud SANTOS, 2009).

É um parâmetro de fundamental importância, pois a concentração de

oxigênio dissolvido depende diretamente da temperatura hídrica, o que pode

afetar a biota aquática. De acordo com (MACIEL JR., 2000) aumentos de

temperatura resultam na redução de oxigênio dissolvido e no consumo de

oxigênio devido à estimulação das atividades biológicas.

Além disso, a temperatura é fator determinante na velocidade de uma série de

reações que afetam os processos químicos, físicos e biológicos do meio

aquático (GLEBER, 2002).

2.7.1.4 Condutividade

A condutividade é a capacidade da água em transmitir corrente elétrica,

sendo expressa em microSiemens.cm-1 (μS.cm-1), ocorre devido a presença de

substancias dissolvidas. Esta propriedade é diretamente relacionada à

temperatura do corpo hídrico e à concentração de substâncias iônicas

dissolvidas no mesmo (MACIEL, 2000). Alguns fatores podem influenciar na

composição iônica dos corpos d’água, como a geologia da bacia e o regime

das chuvas (LIMA, 2001).

26

Cada corpo hídrico apresenta um grau relativamente constante de

condutividade, o qual pode ser usado para fins de comparação com as

medidas regulares, sendo que qualquer mudança significativa pode ser

indicadora de poluição (GLEBER, 2002). Conforme (LIBÂNIO, 2005), águas

naturais apresentam condutividade elétrica inferior a 100 μS.cm-1, sendo que

podem atingir 1000 μS.cm-1 quando receptoras de elevadas cargas de

efluentes.

Nesse contexto, a condutividade elétrica é considerada uma medida

indireta de poluição, pois através dela é possível quantificar os macronutrientes

presentes no meio aquático, obter informações sobre a decomposição de

matéria orgânica, identificar fontes poluidoras e diferenças hidrogeoquímicas,

dente outras (SARDINHA et al, 2008 apud SANTOS 2009).

2.7.1.5 Sólidos

A quantidade e a natureza da matéria dissolvida e não dissolvida que

ocorre no meio líquido varia grandemente. (JORDÃO, 1995) ressalta que todos

os contaminantes da água, com exceção dos gases dissolvidos, contribuem

para a carga de sólidos, os quais podem ser classificados pelas suas

características físicas (dissolvidos e suspensos) e químicas (orgânicos e

inorgânicos).

Sólidos dissolvidos são encontrados naturalmente nas águas devido ao

desgaste de rochas por intemperismo e, em grandes concentrações decorrem

do lançamento de efluentes domésticos e industriais. Estas partículas são

formadas pela concentração de cátions, ânions e sais resultantes da

combinação destes íons que se encontram dissolvida na água e materiais em

suspensão. Sendo que, o excesso de sólidos dissolvidos na água pode causar

alterações de sabor (GLEBER, 2002; MACIEL JR., 2000).

Os sólidos em suspensão são divididos em sedimentáveis e não

sedimentáveis, sendo originados do carreamento de solos por escoamento

superficial, devido a processos erosivos e desmatamento na bacia, do

lançamento de efluentes e da dragagem para remoção de areia e atividades de

garimpo. Altas concentrações destes sólidos aumentam a turbidez,

prejudicando a produtividade da biota aquática, provocam alterações de cor e

27

odor da água, atuam como carreadores de substâncias tóxicas adsorvidas e,

em reservatórios aceleram o processo de assoreamento e bloqueiam as

estruturas de tomada d’água (GLEBER, 2002; MACIEL, 2000).

Nas características químicas, entretanto, a (APHA, 1999) salienta que

as determinações de sólidos fixos e voláteis não se distinguem exatamente

entre materiais orgânicos e inorgânicos porque a perda de peso pelo

aquecimento não se limita ao material orgânico, incluindo, também, perda por

decomposição ou volatilização de alguns sais minerais como: carbonatos,

cloretos, sulfatos, sais de amônio, entre outros.

Nesse contexto, a presença de sólidos de qualquer natureza na água,

provoca alteração da cor, aumento da turbidez e diminuição da transparência,

podendo afetar o ecossistema aquático devido à diminuição da produção

fotossintética e, consequentemente, do oxigênio dissolvido no corpo hídrico

(BÁRBARA, 2006 apud SANTOS, 2009).

2.7.2 Parâmetros Químicos

2.7.2.1 Potencial Hidrogeniônico (pH)

O potencial hidrogeniônico (pH) expressar a intensidade da condição

ácida (H+) ou alcalina (OH-) de uma solução, em termos de concentração de

íons de hidrogênio (H+) é definido como o logaritmo negativo da concentração

molar de íons de hidrogênio (LIMA, 2001).

O pH varia de 0 a 14, sendo 7,0 o valor neutro; abaixo de 7,0 a água é

considerada ácida e, se acima de 7,0 é alcalina (MACIEL JR., 2000).

Este parâmetro é formado pela presença de sólidos e gases dissolvidos no

recurso hídrico oriundos da dissolução de rochas, absorção de gases da

atmosfera, oxidação da matéria orgânica, fotossíntese e, em especial, do

lançamento de efluentes (SANTOS, 2009).

O pH influi no grau de solubilidade de várias substâncias, na

distribuição das formas livre e ionizada de diversos compostos químicos, como

também, define o potencial de toxicidade de alguns elementos. Por exemplo,

valores de pH muito básicos (acima de 8,0) tendem a solubilizar a amônia

tóxica (NH3), metais pesados e outros sais na água e, precipitar sais de

28

carbonato. Valores de pH muito ácidos (abaixo de 6,0) tendem a aumentar a

concentração de dióxido de carbono (CO2) e ácido carbônico na água (H2CO3)

(CREPALLI, 2007).

2.13.2.2 Alcalinidade

A alcalinidade representa a capacidade que um sistema aquoso tem de

neutralizar ácidos. Embora muitos compostos possam contribuir para o

incremento desse constituinte na água, a maior fração deve-se principalmente

aos bicarbonatos. A alcalinidade da água não apresenta implicações para a

saúde pública, sendo apenas considerada desagradável ao paladar. As

variáveis alcalinidade, pH e teor de gás carbônico encontram-se relacionadas

entre si na natureza. O pH é a medida da concentração hidrogeniônica da água

ou de outra solução, sendo controlado pelas reações químicas e pelo equilíbrio

entre os íons presentes. É essencialmente uma função do gás carbônico

dissolvido e da alcalinidade da água (GIORDANO, 2005).

Altos valores de alcalinidade nos corpos hídricos estão relacionados

aos processos de decomposição da matéria orgânica, à atividade respiratória

dos microrganismos e ao lançamento de efluentes industriais (LIBÂNIO, 2005).

2.7.2.3 Acidez

Acidez é o inverso da alcalinidade e pode ser originada pela

decomposição de matéria orgânica, pelo lançamento de efluentes industriais e

lixiviação do solo de áreas de mineração (LIBÂNIO, 2005).

2.7.2.4 Demanda Química de Oxigênio (DQO)

A Demanda Química de Oxigênio está relacionada com a matéria

orgânica e seu potencial poluidor. É uma medida da quantidade de oxigênio

consumido pela oxidação química de substâncias orgânicas presentes nas

águas (VON SPERLING, 2005). O ensaio de obtenção da DQO baseia-se no

fato de que quase todos os compostos orgânicos podem ser oxidados pela

29

ação de um agente oxidante forte em meio ácido (MELLO, 2006 apud SANTOS

2009).

Assim, como a DBO, os altos valores de DQO provem de efluentes

domésticos, industriais ou de águas lixiviadas de criatórios de animais

(LIBÂNIO, 2005).

2.7.2.5 Oxigênio Dissolvido (OD)

O oxigênio dissolvido é o parâmetro mais importante para expressar a

qualidade de um ambiente aquático, uma vez que é fundamental para a

manutenção dos organismos aquáticos aeróbios (LIBÂNIO, 2005; MACIEL,

2000). Desta forma, o meio aquático produz e consome o oxigênio, o qual é

retirado da atmosfera pela interface água/ar e dos processos fotossintéticos de

algas e plantas (GLEBER, 2002; RECESA, 2008).

Os níveis de OD têm oscilações sazonais e em períodos de 24 horas.

Normalmente, águas naturais possuem concentração em torno de 8,0 mg/L a

25 ºC, sendo a concentração mínima para a manutenção da biota aquática na

faixa de 2,0 mg/L a 5,0 mg/L (LIBÂNIO, 2005).

Esta concentração pode ser reduzida pelo lançamento de resíduos

orgânicos, através do consumo de OD pelos microrganismos nos seus

processos metabólicos de utilização e estabilização da matéria orgânica (VON

SPERLING, 2005). Assim como a concentração de OD pode ser reduzida, ela

também pode ser saturada. Isto é, as saturações de OD podem ser oriundas de

processos fotossintéticos, indicando eutrofização do sistema aquático. Águas

eutrofizadas podem apresentar concentração de OD maiores que 10 mg/L,

mesmo em temperaturas superiores a 20 ºC (CREPALLI, 2007).

Nesse sentido, a determinação do OD é fundamental para avaliar as

condições naturais da água de um rio e detectar impactos ambientais que

decorrem sobre o mesmo (MELLO, 2006 apud SANTOS, 2009).

De acordo com (FEPAM, 2011) os fatores que mais influenciam a

concentração desse gás no ambiente aquático são:

Temperatura da água (quanto maior, menor será a concentração de OD

presente no meio hídrico), pressão atmosférica (altitude) e salinidade.

30

2.7.2.6 Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)

A demanda bioquímica de oxigênio retrata a quantidade de oxigênio

requerido para estabilizar, através de processos bioquímicos, a matéria

orgânica carbonácea. Sendo uma indicação indireta do carbono orgânico

biodegradável. A estabilização demora cerca de 20 dias para esgotos

domésticos. Está corresponde a DBO última. Para evitar esse longo intervalo,

padronizou-se a DBO padrão, que determina o teste a ser efetuado após o

quinto dia de consumo à temperatura de 20 ºC (APHA, 1999).

Conforme (LIBÂNIO, 2005), a DBO possui duas grandes vantagens:

• Possibilita a comparação do potencial poluidor de diferentes efluentes,

provenientes das mais variadas fontes, segundo uma mesma grandeza;

• Possibilita a avaliação do estado da qualidade da água de um rio qualquer,

uma vez que é uma medida indireta do consumo de oxigênio dissolvido do

meio hídrico.

Assim, como a DQO, os altos valores de DBO provem de efluentes

domésticos, industriais ou de águas lixiviadas de criatórios de animais

(LIBÂNIO, 2005).

2.7.2.7 Óleos e Graxas

Os óleos e graxas abrange um grupo de substâncias, que envolve

óleos, graxas, ceras, ácidos graxos e uma parcela de matéria oleosa devido à

presença de lubrificantes utilizados em estabelecimentos industriais (VON

SPERLING, 2005).

Estas substâncias são extraídas utilizando-se um solvente extrator,

recomendado pelo método experimental preconizado no (APHA,1999). O

método da extração com solvente possibilita a separação dos óleos e graxas

da fase sólida e líquida do efluente através do processo de evaporação.

A importância da determinação do teor de óleos e graxas (TOG) deve-

se ao fato de que, quando concentrações elevadas de óleos e graxas se fazem

presente nas águas residuárias, estas promovem problemas operacionais à

etapa do tratamento primário podendo interferir no tratamento biológico

31

(secundário). Estes problemas são ocasionados porque os óleos e graxas

promovem uma resistência à digestão anaeróbia, causando acúmulos de

escumas nos digestores e inviabilizando o uso do lodo na prática da

fertilização. (VON SPERLIN, 2005).

Com isso, (JORDÃO, 1995) ressaltam que a necessidade da remoção

da gordura tem como finalidade evitar obstruções dos coletores assim como a

aderência nas peças especiais da rede de esgotos e principalmente o acúmulo

nas unidades de tratamento visto que os óleos e graxas provocam odores

desagradáveis e perturbações dos dispositivos de tratamento.

2.8 LEGISLAÇÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS

O Brasil vem produzindo, desde o início do século passado, legislações

e políticas que buscam paulatinamente consolidar uma forma de valorização de

seus recursos hídricos. Somente a partir da década de 1980, com a criação da

Lei Federal n° 6.938/1981 a qual dispõe a Política Nacional do Meio Ambiente

e, do Art. 225 da Constituição Federal de 1988 que define o meio ambiente

como um bem de uso comum que deve ser preservado para as futuras

gerações, a água passou a ser compreendida como um bem finito

indispensável à qualidade de vida (OLIVEIRA, 2004).

A gestão das águas no Brasil passou por um período de grandes

avanços desde o final da década de 80, em 1997 com a Lei 9.433, que instituiu

a Política Nacional de Recursos Hídricos e a criação do Sistema Nacional de

Gerenciamento de Recursos Hídricos - SINGREH deu-se ênfase ao uso

sustentável da água. Com a criação da Agência Nacional das Águas – ANA,

Lei 9.984/2000, diretamente vinculada ao Ministério de Meio Ambiente,

possuindo autonomia administrativa e financeira, responsável pelas

implementações dos instrumentos de ação para controle e regulação do uso

dos recursos e do lançamento de poluentes que afetam o meio ambiente. Esta

lei é fundamentada em alguns princípios básicos, tais como: adoção da bacia

hidrográfica como unidade de planejamento; garantia do uso múltiplo dos

recursos hídricos; reconhecimento da água como um recurso finito, vulnerável

32

e um bem de valor econômico, instituindo, assim, a cobrança pelo seu uso e

previsão de uma gestão descentralizada e participativa, com o deslocamento

do poder de decisão para os níveis hierárquicos locais e regionais do governo,

e a participação dos usuários, da sociedade civil organizada, das ONG’s e

outros agentes através dos comitês de bacia (BRASIL, 2000).

2.8.1 CONAMA nº 357, de 17 de Março de 2005

A Resolução nº 357 de 17 de março de 2005 do Conselho Nacional do

Meio Ambiente (CONAMA) dispõe sobre a classificação dos corpos hídricos e

dá diretrizes ambientais para o seu enquadramento, como também, estabelece

as condições e padrões tanto para estes corpos d’água quanto para o

lançamento de efluentes (BRASIL, 2005).

Essas diretrizes estão baseadas em padrões de qualidade de água

relacionadas aos usos preponderantes do corpo hídrico, os quais estabelecem

limites individuais para cada substância em cada classe. Desta forma, o

enquadramento dos cursos d’água objetiva adequar os usos restritivos, atuais e

pretendidos a um nível de qualidade desejado, de tal forma que os

compatibilize as atividades antrópicas, com a manutenção do equilíbrio

ecológico aquático (SANTOS, 2009).

2.8.2 CONAMA n° 430, de 13 de MAIO DE 2011

A Resolução dispõe sobre condições, parâmetros, padrões e diretrizes

para gestão do lançamento de efluentes em corpos de água receptores,

alterando parcialmente e complementando a Resolução n°357, de 17 de março

de 2005, do CONAMA. O lançamento indireto de efluentes no corpo receptor

deverá observar o disposto nesta Resolução quando verificada a inexistência

de legislação ou normas específicas, disposições do órgão ambiental

competente, bem como diretrizes da operadora dos sistemas de coleta e

tratamento de esgoto sanitário.

Os efluentes de qualquer fonte poluidora somente poderão ser

lançados diretamente no corpo receptor desde que obedeçam as condições e

padrões previstos neste artigo, resguardadas outras exigências cabíveis:

33

Condições de lançamento de efluentes:

a) pH entre 5 a 9;

b) Temperatura: inferior a 40°C, sendo que a variação de temperatura

do corpo receptor não deverá exceder a 3°C no limite da zona de mistura;

c) Materiais sedimentáveis: até 1 mL/L em teste de 1 hora em cone

Inmhoff. Para o lançamento em lagos e lagoas, cuja velocidade de circulação

seja praticamente nula, os materiais sedimentáveis deverão estar virtualmente

ausentes;

d) Regime de lançamento com vazão máxima de até 1,5 vez a vazão

média do período de atividade diária do agente poluidor, exceto nos casos

permitidos pela autoridade competente;

e) Óleos e graxas:

1. Óleos minerais: até 20 mg/L;

2. Óleos vegetais e gorduras animais: até 50 mg/L;

f) Ausência de materiais flutuantes;

g) Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO 5 dias a 20°C): remoção

mínima de 60% de DBO sendo que este limite só poderá ser reduzido no caso

de existência de estudo de autodepuração do corpo hídrico que comprove

atendimento às metas do enquadramento do corpo receptor (CONAMA, 2011).

34

3 MATERIAIS E MÉTODOS

3.1 MATERIAIS

3.1.1 Vidrarias

Balão Volumétrico;

Béquer;

Bureta;

Cápsula de Porcelana;

Cone Imhoff;

Dessecador;

Erlenmeyer;

Frascos de DBO;

Funil;

Funil de Separação;

Pipeta Graduada;

Pipeta Volumétrica;

Pisseta;

Proveta;

Tubos de Digestão.

Tubos de DQO;

3.1.2 Reagentes

Ácido Cítrico Comercial (C6H8O7);

Ácido Clorídrico (HCl) P.A.;

Acido Sulfúrico (H2SO4) P.A.;

Água de Diluição (água destilada, solução de sulfato de

magnésio, solução tampão, solução de cloreto de cálcio e solução de cloreto

férrico);

Água Destilada;

35

Água Potável;

Cloreto de Sódio P.A. (NaCl);

Hidróxido de Sódio P.A. (NaOH);

Hidróxido de Potássio Comercial (KOH);

Hidróxido de Sódio Comercial (NaOH);

Metanol P.A.;

n-Hexano (CH3(CH2)4CH3) P.A.;

Óleo de Algodão;

Óleo de Soja Residual;

Papel de Filtro Whatman 40;

Salmoura ( 32g.L-1 de NaCl em água);

Solução de Ácido Sulfúrico (H2SO4) 10% v/v;

Solução de Amido 1% m/v;

Solução de Cloreto de Potássio (KCl) 3N;

Solução de Cromato de Potássio (K2SO4) a 5% m/v;

Solução de Dicromato de Potássio (K2Cr2O7) a 0,2N;

Solução de Iodeto Alcalino Azida;

Solução de Nitrato de Prata (AgNO3) a 0,0141N;

Solução de Oxalato de Sódio (Na2C2O4) a 0,0125N;

Solução de Permanganato de Potássio (KMnO4) 0,125N;

Solução de Sulfato de Prata (Ag2SO4) em Ácido Sulfúrico (H2SO4)

a 13% m/v;

Solução de Sulfato Ferroso Amoniacal (Fe(NH4)2(SO4)2) a 0,025N;

Solução de Tiossulfato de Sódio (Na2S2O3) a 0,0125N;

Solução Indicadora de Ferroina;

Solução Sulfato Manganoso (MnSO4. 5H2O) 50% m/v;

Solução Tampão Padrão de pH 10,00 à 20C;

Solução Tampão Padrão de pH 4,00 à 20C;

Solução Tampão Padrão de pH 7,00 à 20C;

36

3.1.3 Equipamentos

Balança Analítica (0,1 mg), modelo AY220 da Shimadzu

Bloco de Digestão;

Condutivímetro, modelo DM-32 da Digimed;

Equipamento de Banho Maria;

Espectrômetro, modelo Espectroquant NOVA 60 da Merck;

Espectrômetro de Absorção Atômica, modelo SpectrAA 220 FAST

SEQUENTIAL da Varian;

Estufa;

Manta Aquecedora;

Mufla;

pHmetro de Bancada, modelo HI 3221-01 da Hanna;

Planta Piloto da Usina Caetés, componentes de aço e sistema

completamente automatizado;

Sistema de Filtração a Vácuo em membrana 0,45 mm e bomba;

Sistema para Reação em Batelada desenvolvido pelo LCI (um

reator de vidro com capacidade volumétrica de 1 litro, refluxador de argolas,

controles digitais de temperatura e agitação);

Turbidímetro, modelo AP 2000-IR da Policontrol.

3.2 PRODUÇÃO DE BIODISEL EM LABORATÓRIO

A reação de transesterificação foi realizada no Laboratório de

Cromatografia Instrumental (LCI), situado no Departamento de Engenharia

Química (DEQ) da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE).

A matéria-prima, óleo de soja residual 200 gramas, foi submetida à

transesterificação por um método empregado industrialmente, com hidróxido de

sódio (0,5% de massa em relação à quantidade de óleo usada) e metanol (6:1

relação molar em relação à quantidade de óleo usada) em um reator de vidro

de 1 litro de capacidade com temperatura (60 °C) e agitação controlada

(Figura: 3.2).

37

Figura 3.2: Reator da produção de biodiesel no laboratório.

Após, a separação das fases em um funil de decantação e, removida a

fase inferior (glicerina), o biodiesel sofreu uma lavagem levemente ácida (com

ácido sulfúrico) a fim de chegar à neutralização (verificado com uma fita de pH)

para evitar a saponificação da reação e posteriormente outra lavagem somente

com água. Em cada uma das duas lavagens utilizou-se 200 mL de água, a

qual, possui concentração de 32 g/L de cloreto de sódio.

3.3 PRODUÇÃO DE BIODIESEL NA USINA CAETÉS

Para cada 1000 litros de biodiesel produzido, são utilizados 130 litros

de álcool, mil litros de óleo vegetal e 200 litros de água para lavagem do

biodiesel. O subproduto da produção de biodiesel é a glicerina, sendo formados

117 litros.

Para favorecer a formação dos produtos, o álcool é adicionado em

excesso, pois a reação é reversível. No final é feito a sua recuperação. O

produto reagido deste reator é transferido para dois decantadores em série,

38

onde deve permanecer até separação em duas fases: uma fase leve contém os

ésteres (biodiesel) e a outra (mais pesada) a glicerina com álcool de excesso.

Após a separação das fases, a glicerina com álcool de excesso é

enviada para o evaporador para a retirada do álcool metílico excedente. Em

seguida a glicerina isenta de álcool serve de matéria-prima para a produção de

sabão ou indústria química, o álcool recuperado é concentrado em uma coluna

de destilação para então ser reaproveitado no processo.

Já os ésteres (biodiesel) seguem para um processo de purificação para

ajuste de pH e retirada de impurezas. Primeiro foi adicionada água levemente

ácida (ácido cítrico) para a neutralização do biodiesel e em seguida é realizada

uma lavagem só com água para remover qualquer impureza. Essas lavagens

são feitas com 10% de água em relação à quantidade de biodiesel obtido, em

cada. A água de lavagem é separada do biodiesel por centrifugação e o

combustível é filtrado e armazenado. Á água de lavagem (neutralizada) é

enviada para caixas separadoras de água e óleo para a recuperação de

qualquer gordura que possa estar presente na água. Esta gordura será enviada

para o tratamento do óleo para ser aproveitada no processo.

A qualidade do biodiesel de Caetés é monitorada através de análises

físico-químicas para atendimento as especificações da Agência Nacional do

Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), de acordo com a Resolução

ANP Nº 7, de 19.3.2008.

39

3.3.1 Fluxograma do Processo de Produção de Biodiesel

Figura 3.2: Fluxograma básico do processo de produção de biodiesel.

Óleo Vegetal

Reação de Transesterificação

Base

(NaOH ou KOH)

Álcool Anidro

Neutralização

Secagem

Solução Alcalina Água/NaOH

Óleo Semi-refinado

Separação

Borra da Neutralização

Óleo Neutralizado

Produção de Sabão

Preparação do

catalisador

Separação das Fases Fase Leve Fase

Pesada Desidratação

do Álcool

Recuperação do Álcool da Fase Pesada

Glicerina Bruta

Purificação dos Ésteres

Biodiesel Água Residual Neutralizada

com traços de óleo

Água e ácido: Correção de

pH e Lavagem

Caixa Separadora de Óleo e Água

Água Residual

Neutralizada

Purificação da Glicerina

Glicerina Purificada

40

3.4 ANÁLISE DOS PARÂMETROS FÍSICO-QUÍMICOS DA ÁGUA

As análises dos parâmetros físico-químicos dos efluentes gerados,

tanto na produção em bancada como na produção na planta piloto, foram

realizadas no Laboratório de Engenharia Ambiental e Qualidade (LEAQ),

seguindo as metodologias a seguir:

Potencial hidrogeniônico (pH): Standard Methods for the

Examination of

Water and Wastewater (SMEWW) 4500 B: Potenciometria.

DBO 5 dias: SMEWW 5210 B: Incubação 5d- Det. OD.

DQO: SMEWW 5220 C: Refluxo fechado/ Titulometria (K2Cr2O7).

Sólidos dissolvidos totais: SMEWW 2540 C: filtração em

membrana 0,45 mm / Gravimetria.

Sólidos totais: SMEWW 2540B; Gravimetria.

Sólidos suspensos totais: SMEWW 2540D: filtração em

membrana 0,45 mm / Gravimetria.

Sólidos fixos e voláteis: SMEWW 2540E: Gravimetria.

Óleos e graxas: SMEWW 5520 B: Gravimetria.

Turbidez: turbidímetro, modelo AP 2000-IR da Policontrol.

Condutividade: Condutivímetro, modelo DM-32 da Digimed.

Cor: Espectrômetro, modelo Espectroquant NOVA 60 da Merck.

Sódio (Na) e Potássio (K): Espectrometria por absorção atômica,

modelo SpectrAA 220 FAST SEQUENTIAL da Varian.

41

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO

Conforme é verificado na legislação, existem alguns parâmetros que

são independentes do corpo receptor. Dentre os quais, citam-se os de emissão

de efluentes, encontrados na RESOLUÇÃO CONAMA 430. A mesma é um

complemento para a RESOLUÇÃO CONAMA 357. Esta última é responsável

também pela classificação dos recursos hídricos, de acordo com sua salinidade

e alguns parâmetros.

Como a legislação informa é necessário um conhecimento não

somente do efluente, como também do corpo receptor, pois em alguns casos

ele funciona como o valor limitante do parâmetro. Dentre estes, alguns são

pontuais para emissão e caracterização de efluentes, assim como a

caracterização dos corpos hídricos receptores.

Alguns parâmetros servem de suporte para outros. Os mesmos não

estão presentes na legislação, no entanto fornecem um melhor embasamento

para uma futura caracterização e disposição do efluente.

Na RESOLUÇÃO CONAMA 430 tem “Nas águas de classe especial é

vedado o lançamento de efluentes ou disposição de resíduos domésticos,

agropecuários, de aquicultura, industriais e de quaisquer outras fontes

poluentes, mesmo que tratados. O lançamento de efluentes em corpos de

água, com exceção daqueles enquadrados na classe especial, não poderá

exceder as condições e padrões de qualidade de água estabelecidos para as

respectivas classes, nas condições da vazão de referência ou volume

disponível, além de atender outras exigências aplicáveis”. Este trecho da

RESOLUÇÃO CONAMA 430, reflete o que se foi explicado acima.

A avaliação do efluente oriundo da lavagem do biodiesel será

discriminada em secções seguintes. A caracterização servirá para avaliação do

efluente, na busca de sua disposição. Está refere-se ao reuso ou descarte, com

ou sem necessidade de tratamento.

42

4.1 PARÂMETROS DE EMISSÃO DE EFLUENTE

As características dos efluentes industriais são inerentes à composição

das matérias-primas, das águas de abastecimento e do processo industrial. Os

parâmetros físicos, químicos e ecotoxicológicos são de grande importância na

caracterização das águas. Sua determinação é exigida pelos órgãos

responsáveis pela gestão dos recursos hídricos. Dentre eles, alguns são

pertinentes ao tipo de efluente estudado neste trabalho.

Tabela 4.1: Parâmetros de emissão de efluentes, CONAMA 430.

PARÂMETRO CONAMA 430 UNIDADE

DBO >60% remoção (A) mg de O2/L

Ph 5 a 9 -

S. Sedimentáveis. <1 (B) mg/L

Óleos e Graxas <50 mg/L

Temperatura <40 (C) °C

(A) Deve-se ter uma remoção mínima de 60% de DBO. Este limite

apenas poderá ser reduzido no caso da existência de um estudo de

autodepuração do corpo hídrico que comprove atendimento às metas para

enquadramento no corpo receptor.

(B) Para lançamento em lagos e lagoas, cuja velocidade de circulação

seja praticamente nula, os materiais sedimentáveis deverão estar virtualmente

ausentes.

(C) A temperatura deve ser inferior a 40°C, sendo que a variação de

temperatura do corpo receptor não deverá exceder 3°C no limite da zona de

mistura.

43

4.2 PARÂMETROS DE CLASSIFICAÇÃO DAS ÁGUAS

De acordo com a salinidade, os corpos hídricos são classificados

como:

Águas doces: águas com salinidade igual ou inferior a 0,5 %.

Águas salobras: águas com salinidade superior a 0,5 % e inferior a 30 %.

Águas salinas: águas com salinidade igual ou superior a 30 %.

Os corpos hídricos que servem como corpos receptores são

considerados os de águas doces. Estas são as fontes quase que totalitárias de

uso doméstico e industrial, apresentando-se como objetivo deste estudo.

As águas doces são classificadas em quatro classes com mais uma

especial. Cada qual com suas particularidades de acordo com os parâmetros

de qualidade da mesma. Nestes, é proibido qualquer contato de um efluente

com a classe especial.

As águas doces de classe um observarão as seguintes condições e

padrões:

Óleos e Graxas: virtualmente ausentes;

DBO 5 dias a 20°C até 3 mg de O2/L;

OD, em qualquer amostra, não inferior a 6 mg de O2/L;

Turbidez até 40 UNT;

pH: 6,0 a 9,0.

Cor verdadeira: nível de cor natural do corpo de água em mg Pt/L;

Aplicam-se as águas doces de classe dois, as condições e padrões da

classe um citados anteriormente, à exceção dos seguintes:

Cor verdadeira: ate 75 mg Pt/L;

Turbidez: até 100 UNT;

DBO 5 dias a 20°C até 5 mg de O2/L;

OD, em qualquer amostra, não inferior a mg de O2/L;

As águas doces de classe três observarão as seguintes condições e

padrões:

Óleos e Graxas: virtualmente ausentes;

DBO 5 dias a 20°C até 10 mg de O2/L;

OD, em qualquer amostra, não inferior a 4 mg de O2/L;

44

Turbidez até 100 UNT;

pH: 6,0 a 9,0.

As águas doces de classe quatro observarão as seguintes condições e

padrões:

Óleos e Graxas: toleram-se vestígios;

Substâncias facilmente sedimentáveis que contribuam para o

assoreamento de canais de navegação: virtualmente ausentes;

OD, superior a 2,0 mg O2/L em qualquer amostra;

pH: 6,0 a 9,0.

4.3 RESULTADOS DOS EFLUENTES OBTIDOS

Seguem abaixo algumas siglas para melhor compreensão das tabelas.

Determinados termos presentes nas mesmas serão esclarecidos a seguir:

S. Totais - Sólidos Totais.

S. Sedimentáveis - Sólidos sedimentáveis.

S. S. Totais - Sólidos Suspensos Totais.

S. D.Totais - Sólidos Dissolvidos Totais.

S. F. Totais - Sólidos Fixos Totais.

S. V. Totais - Sólidos Voláteis Totais.

S. S. Voláteis - Sólidos Suspensos Voláteis.

S. D.Voláteis - Sólidos Dissolvidos Voláteis.

S. S. Fixos - Sólidos Suspensos Fixos.

S. D. Fixos - Sólidos Dissolvidos Fixos.

O. & G. – Quantidade de Óleos e Graxas.

BANCADA: termo referente ao efluente gerado no laboratório e

obtido conforme metodologia descrita na seção 3.1;

1ª LAVAGEM: termo referente ao efluente gerado na planta piloto

conforme metodologia descrita na seção 3.2. (lavagem ácida);

MISTURA: termo referente ao efluente gerado na planta piloto

conforme metodologia descrita na seção 3.2. (efluente obtido, após o tanque de

separação de óleo e água);

45

Tratamento: o parâmetro encontra-se acima de qualquer

disposição referente à legislação. Tanto no quesito emissão do efluente, quanto

no quesito enquadramento à classe de um corpo hídrico, ambos referentes

respectivamente, ao CONAMA 430 e CONAMA 357;

Salina: o parâmetro encontra-se na classificação das águas

consideradas salinas, devido ao seu teor de sais presentes no efluente;

Classe 2: o parâmetro encontra-se na disposição de um corpo

hídrico de classe dois, referente à legislação CONAMA 357;

Emissão: o parâmetro encontra-se dentro da legislação para sua

emissão em um corpo hídrico receptor, referente ao CONAMA 430;

Elevado: termo usado para caracterização do efluente.

Significando que tal parâmetro encontra-se muito superior ao padrão de

qualidade da água;

Médio: termo usado para caracterização do efluente. Significando

que tal parâmetro encontra-se um pouco superior ao padrão de qualidade da

água;

Baixo: termo usado para caracterização do efluente. Significando

que tal parâmetro encontra-se dentro do padrão de qualidade da água.

A seguir, cada efluente teve seus parâmetros analisados

separadamente em dois blocos. No primeiro bloco, encontram-se os

parâmetros que se referem à legislação, ou seja, que estão voltados ao

principal enfoque deste trabalho. No segundo bloco, os resultados das tabelas

estão voltados para fornecer um suporte, através da caracterização quanto a

sua natureza.

Tabela 4.2: Resultados obtidos do efluente da produção em bancada, com a legislação.

PARÂMETRO BANCADA LEGISLAÇÃO UNIDADE

DQO 49359,10 Tratamento mg de O2/L

DBO 2770,08 Tratamento mg de O2/L

Ph 2,18 Tratamento -

Condutividade 33000,00 Salina mS/cm

O & G 18150,20 Tratamento mg/L

Turbidez 72,40 Classe 2 UNT

Temperatura 28,00 Emissão °C

46

Conforme foi constatado na Tabela 4.2, todos os parâmetros

analisados encontram-se fora dos padrões de emissão e classificação das

águas, excetuando-se apenas temperatura e turbidez. Além disso, tais valores

encontram-se maiores quando comparados aos da literatura. Vale salientar,

que as metodologias utilizadas diferem entre si, principalmente na quantidade

de água utilizada na lavagem do Biodiesel.

Tal avaliação serviu para identificação dos parâmetros característicos e

verificação da metodologia utilizada em escala piloto e industrial. Apesar dos

resultados encontrados na Tabela 4.2 não serem conclusivos, visto que os

mesmos não foram obtidos a partir da água de lavagem da Usina Piloto, os

mesmos foram eficientes na correção da metodologia de lavagem do biodiesel

e serviram para evidenciar alguns parâmetros críticos, como óleos e graxas,

DQO e DBO.

Tabela 4.3: Resultados das características do efluente obtido da produção em bancada.

PARÂMETRO BANCADA CARACTERÍSTICA UNIDADE

S. Totais 32914,00 Elevado mg/L

S.V. Totais 760,00 Médio mg/L

S.F. Totais 32154,00 Elevado mg/L

S.S. Totais 201,54 Médio mg/L

S.S. Voláteis 6,92 Baixo mg/L

S.S. Fixos 194,62 Médio mg/L

S.D. Totais 32712,46 Elevado mg/L

S.D. Voláteis 753,08 Médio mg/L

S.D. Fixos 31959,38 Elevado mg/L

Na 14326,61 Elevado mg de Na/L

Cloreto 469,89 Médio mg de K/L

A Tabela 4.3 apresenta-se como um suporte para análises futuras. A

partir da mesma, verifica-se um efluente com alto teor de sólidos, em sua

maioria de origens inorgânicas. Esta característica pode ser evidenciada

quando se compara os S.F. Totais com os S.V. Totais. Assim como em uma

comparação entre S.S. Fixos e S.S. Voláteis. E também entre S.D. Fixos e S.D.

Voláteis.

47

Referente à lavagem utilizada, a Tabela 4.3 fornece uma coerência

bem significativa, visto que a água utilizada continha uma grande quantidade

de NaCl.

Além disso, uma característica deste efluente é a quantidade de S.D.

Totais e S.S. Totais, fornecendo uma informação quanto à dimensão dos

sólidos presentes e suas solubilidades. Tal característica pode ser evidenciada

ainda pela concentração de sódio e de cloretos, entretanto, esta última pode

indicar que houve perdas, visto que a concentração utilizada de NaCl foi muito

maior que o valor obtido.

Tabela 4.4: Resultados do efluente da 1ª lavagem, da produção na planta piloto, com a

legislação.

PARÂMETRO MISTURA LEGISLAÇÃO UNIDADE

DQO 345795,80 Tratamento mg de O2/L

DBO 278600,00 Tratamento mg de O2/L

Cor >500,00 Tratamento mg de Pt/L

Turbidez 119,00 Tratamento UNT

Ph 4,60 Tratamento -

S. Sedimentáveis <0,10 Classe 1 mg/L

Condutividade 1411,00 Tratamento µS/cm

O & G 7527,60 Tratamento mg/L

Temperatura 28,00 Emissão °C

Os valores obtidos na Tabela 4.4 encontram-se fora dos padrões das

resoluções, excetuando-se a temperatura, dentro da possibilidade de emissão,

e os sólidos sedimentáveis, dentro da classificação de um corpo hídrico de

classe 1.

Dentre os parâmetros passivos de tratamento, o pH, a condutividade e

a turbidez são os mais simples de tratamento referentes aos valores permitidos

pela legislação. Neste bloco, também pode ser considerada a cor, pois apesar

de um valor elevado, pode ser tranquilamente contornado com um tratamento

simples.

Entretanto, DQO, DBO, óleos e graxas e cor, possuem valores

indicativos de uma elevada carga orgânica, evidenciando uma difícil disposição

48

para o efluente a não ser tratá-lo. Tais valores são considerados absurdos,

perante a legislação.

Sozinhos, esses dados não apresentam nenhum significado quanto a

destinação do efluente. No entanto, podem fornecer um entendimento do

processo de lavagem do biodiesel. Esses valores terão mais sentido, quando

avaliados junto à Tabela 4.5, referente ao efluente da mistura, que será

apresentada abaixo.

Tabela 4.5: Resultados do efluente da mistura, da produção na planta piloto, com a legislação.

PARÂMETRO MISTURA LEGISLAÇÃO UNIDADE

DQO 120752,90 Tratamento mg de O2/L

DBO 55000,00 Tratamento mg de O2/L

Cor 310,00 Tratamento mg de Pt/L

Turbidez 108,00 Tratamento UNT

Ph 4,67 Tratamento -

S. Sedimentáveis <0,10 Classe 1 mg/L

Condutividade 981,00 Tratamento µS/cm

Ó. & G. 827,60 Tratamento mg/L

Temperatura 28,00 Emissão °C

São observados na Tabela 4.5 que todos os parâmetros estão fora dos

padrões de emissão e classificação referentes às resoluções CONAMA 430 e

CONAMA 357, respectivamente. Excetuando-se temperatura e Sólidos

sedimentáveis.

Cor, turbidez e pH, apresentam valores, apesar de maiores, próximos

dos permitidos na legislação. Dentre os quais, a cor é o parâmetro de maior

diferença.

O valor máximo da turbidez de um corpo hídrico de classe dois é 100

UNT. O pH para emissão de um efluente é de no mínimo 5 e no máximo 9.

Logo, os valores de turbidez e pH contidos na Tabela 4.5 diferem em +/- 10%

do permitido pela legislação.

A cor, no entanto, encontra-se cerca de 4 vezes o valor de um corpo

hídrico de classe 2 (75 mg de Pt/L).

49

A condutividade serve para indicação da salinidade da água, onde

valores próximos de 1000 µS.cm-1 são para águas contaminadas

industrialmente. O valor obtido na Tabela 4.5 apresenta-se próximo a este.

Verificando-se os valores de DQO, DBO e óleos e graxas constata-se

um efluente com uma alta carga orgânica. Neste efluente, o teor de óleos e

graxas encontra-se cerca de 10 vezes menor, quando comparado ao valor

obtido pela primeira lavagem , evidenciando um favorecimento do tanque de

separação de biodiesel e água. O mesmo teor de óleos e graxas da mistura

apresenta cerca de 16 vezes o valor máximo permitido pela resolução

CONAMA 430 para emissão.

Analisando DQO e DBO, o resultado torna-se mais coerente quando as

mesmas são analisadas de forma conjunta, visto que a DBO é uma contribuinte

para a DQO. Assim, foram verificados valores bastante elevados tanto para

DQO, quanto para DBO referentes à legislação.

A DBO é indicada diretamente, correspondendo, milhares de vezes

acima do valor de corpos hídricos de classe 4. Este corresponde ao máximo

valor maior permitido de 10 mg de O2/L, visto na resolução CONAMA 357. Na

esfera de emissão, a resolução CONAMA 430 fornece uma legislação mais

flexível, indicando a necessidade de remoção de 60% do valor, que resultaria

no valor final de 22000 mg de O2/L. Valor este bastante elevado, ou seja, um

efluente tóxico.

Comparando os valores da DQO e DBO com dados da literatura,

verifica-se que os valores obtidos neste trabalho (Tabela 4.5) encontram-se

bastante elevados. Porém, a metodologia de produção do biodiesel, em

especial a etapa de lavagem, deve ser analisada, visto que na literatura, em

sua maioria, a lavagem é realizada com a proporção de 3 litros de água para

cada 1 litro de biodiesel produzido. Vale salientar que neste trabalho houve

uma lavagem com 0,2 litros de água, fornecendo um fator de diluição de 15

vezes.

Nota-se uma melhora significativa nos valores da Tabela 4.5 quando

comparados ao efluente da primeira lavagem. A maior contribuição para estes

parâmetros se refere ao biodiesel difundido no efluente, visto que após a

separação houve uma diminuição desses valores em cerca de metade. Tal

diminuição pode ser justificada pela diluição.

50

Apesar de ocasionar um “efeito de diluição” no efluente gerado, a

segunda lavagem é necessária para remoção de K em excesso, assim como

de possíveis resíduos presentes de etapas anteriores.

Os parâmetros abordados nas Tabelas 4.6 e 4.7 servirão como suporte

para caracterização físico-química dos efluentes, tanto da primeira lavagem,

quanto da mistura.

Tabela 4.6: Resultados do efluente da 1ª lavagem escala piloto, suas características.

PARÂMETRO 1ª LAVAGEM CARACTERÍSTICA UNIDADE

S. Totais 16864,00 Elevado mg/L

S.V. Totais 11968,30 Elevado mg/L

S.F. Totais 4895,80 Elevado mg/L

S.S. Totais 35,80 Baixo mg/L

S.S. Voláteis 32,80 Baixo mg/L

S.S. Fixos 3,00 Baixo mg/L

S.D. Totais 16828,30 Elevado mg/L

S.D. Voláteis 11935,50 Elevado mg/L

S.D. Fixos 4892,80 Elevado mg/L

Na 20,030 Baixo mg de Na/L

K 2366,90 Elevado mg de K/L

A Tabela 4.6 fornece uma visão crítica quanto à característica do

efluente. O mesmo tem característica orgânica, em virtude das concentrações

dos sólidos voláteis se encontrarem mais elevados em comparação com as

concentrações dos sólidos fixos.

No quesito tamanho das partículas, os sólidos presentes na primeira

lavagem, se encontram em suas formas de menor diâmetro, visto que as

concentrações dos sólidos dissolvidos encontram-se mais elevadas que as

concentrações dos sólidos suspensos. Tal característica é evidenciada pela

elevada quantidade de sais dissolvidos, tanto de sódio quanto de potássio, com

o segundo em maior quantidade.

Em relação às concentrações de Na e K, verifica-se uma pequena

concentração de Na no efluente. Tal fato deve-se ao uso de maior quantidade

51

de NaOH utilizada na etapa de neutralização do óleo. Referente a

concentração de K, observa-se uma alta quantidade do mesmo, devido a sua

utilização como parte do catalisador (Metóxido de Potássio) da reação. Apesar

de haver uma quantidade retida na glicerina, é através da etapa de lavagem

que é garantida a remoção do excesso de K.

Os valores da Tabela 4.6 não servem como dados conclusivos, e sim

indicativos para este trabalho, pois, referem-se à primeira lavagem. Os

mesmos servem para uma melhor avaliação quando usados em conjunto com

os dados do efluente de mistura, presentes na Tabela 4.7 a seguir.

Tabela 4.7: Resultados do efluente da mistura escala piloto, suas características.

PARÂMETRO MISTURA LEGISLAÇÃO UNIDADE

S. Totais 2817 Elevado mg/L

S.V. Totais 1740 Elevado mg/L

S.F. Totais 1077 Elevado mg/L

S.S. Totais 95,7 Baixo mg/L

S.S. Voláteis 72,5 Baixo mg/L

S.S. Fixos 23,2 Baixo mg/L

S.D. Totais 2721,3 Elevado mg/L

S.D. Voláteis 1667,5 Elevado mg/L

S.D. Fixos 1053,8 Elevado mg/L

Na 20,6 Baixo mg de Na/L

K 786,21 Médio mg de K/L

A Tabela 4.7 fornece uma visão crítica quanto à característica do

efluente. O mesmo tem característica orgânica, em virtude das concentrações

dos sólidos voláteis se encontrarem mais elevados em comparação com as

concentrações dos sólidos fixos, como foi verificado para o efluente de primeira

lavagem. Diferenciando-se as concentrações, que são menores, pois deve ter

havido um efeito de diluição.

No quesito tamanho das partículas, os sólidos presentes na primeira

lavagem, se encontram em suas formas de menor diâmetro, visto que as

concentrações dos sólidos dissolvidos encontram-se mais elevadas que as

concentrações dos sólidos suspensos. Tal característica é evidenciada pela

52

elevada quantidade de sais dissolvidos, tanto de sódio quanto de potássio, com

o segundo em maior quantidade, como foi verificado para o efluente de

primeira lavagem. Diferenciando-se as concentrações, que são menores, pois

deve ter havido um efeito de diluição.

Em relação às concentrações de Na e K, verifica-se uma pequena

concentração de Na no efluente. Tal fato deve-se ao uso de maior quantidade

de NaOH utilizada na etapa de neutralização do óleo. Referente a

concentração de K, observa-se uma alta quantidade do mesmo, devido a sua

utilização como parte do catalisador (Metóxido de Potássio) da reação. Apesar

de haver uma quantidade retida na glicerina, é através da etapa de lavagem

que é garantida a remoção do excesso de K, como foi verificado para o

efluente de primeira lavagem. Diferenciando-se a concentração de K, que é

menor, pois deve ter havido um efeito de diluição.

Comparando com o efluente da primeira lavagem, com os parâmetros

da Tabela 4.7 (efluente de mistura), verifica-se uma diminuição nas

concentrações, excetuando-se S.S. Totais, onde ocorreu um aumento de cerca

de 3 vezes.

53

5 CONCLUSÕES

Após as análises realizadas, constatou-se que o efluente final obtido na

produção de biodiesel por transesterificação com catálise homogênea em meio

básico na planta piloto da Usina Experimental de Caetés, tem característica

orgânica.

Dentre os parâmetros analisados, observa-se que o não

enquadramento da maioria nos padrões de emissão e classificação dos corpos

hídricos, de acordo com as RESOLUÇÕES CONAMA 430 e CONAMA 357,

respectivamente. Dentre o exposto, os únicos parâmetros que se enquadraram

nos padrões de emissão de efluentes, foram temperatura e sólidos

sedimentáveis.

Os parâmetros analisados ao longo deste trabalho encontram-se

extremamente elevados quando comparados aos valores permitidos na

legislação. Desta forma, constatou-se que esse efluente possui uma elevada

carga tóxica. Assim, avaliou-se que o efluente é um perigo para os corpos

hídricos receptores, sendo necessário o tratamento do efluente em estudo,

para que o mesmo possa ser disposto, tanto para reuso, quanto para emissão.

54

6 REFERÊNCIAS

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