UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLNDIA

PROGRAMA MULTI - INSTITUCIONAL DE DOUTORADO EM

QUMICA - UFG/UFMS/UFU

TESE DE DOUTORADO

BIODIESEL DE LEO RESIDUAL: PRODUO

ATRAVS DA TRANSESTERIFICAO POR

METANLISE E ETANLISE BSICA,

CARACTERIZAO FSICO-QUMICA E

OTIMIZAO DAS CONDIES REACIONAIS

TATIANA APARECIDA ROSA DA SILVA

UBERLNDIA, MG

DEZEMBRO - 2011

UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLNDIA

PROGRAMA DE PS-GRADUAO MULTI-INSTITUCIONAL

DE DOUTORADO EM QUMICA - UFG/UFMS/UFU

TESE DE DOUTORADO

BIODIESEL DE LEO RESIDUAL: PRODUO ATRAVS DA

TRANSESTERIFICAO POR METANLISE E ETANLISE

BSICA, CARACTERIZAO FSICO-QUMICA E

OTIMIZAO DAS CONDIES REACIONAIS

TATIANA APARECIDA ROSA DA SILVA

Tese apresentada ao Programa Multi-

institucional de Doutorado em Qumica da

UFG/UFMS/UFU, como parte das exigncias

para obteno do ttulo de Doutora em Qumica

Orientador: Prof. Dr. Manuel Gonzalo Hernndez-Terrones

Co-Orientador: Prof. Dr. Waldomiro Borges Neto

UBERLNDIA, MG

DEZEMBRO 2011

Dados Internacionais de Catalogao na Publicao (CIP) Sistema de Bibliotecas da UFU MG, Brasil

S586b

Silva, Tatiana Aparecida Rosa da, 1982- Biodiesel de leo residual : produo atravs da transesterificao por metanlise e etanlise bsica, caracterizao fsico-qumica e otimizao das

condies reacionais / Tatiana Aparecida Rosa da Silva. - 2011. 151 f. : il. Orientador: Manuel Gonzalo Hernndez-Terrones. Co-orientador: Waldomiro Borges Neto. Tese (doutorado) Universidade Federal de Uberlndia, Programa de Ps-Graduao em Qumica.

Inclui bibliografia. 1. Qumica - Teses. 2. Biodiesel - Teses. I. Hernandez-Terrones, Manuel Gonzalo. II. Borges Neto, Waldomiro. III. Universidade Federal de Uberlndia. Programa de Ps-Graduao em Qumica. IV. Ttulo. CDU: 54

O Tempo Certo

De uma coisa podemos ter certeza: de nada adianta querer

apressar as coisas.

Tudo vem ao seu tempo, dentro do prazo que lhe foi previsto.

Mas a natureza humana no muito paciente.

Temos pressa em tudo!

A acontecem os atropelos do destino, aquela situao que voc

mesmo provoca, por pura ansiedade de no aguardar o tempo

certo.

Mas algum poderia dizer:

- Mas qual esse tempo certo?

Bom, basta observar os sinais. Geralmente quando alguma coisa

est para acontecer ou chegar at sua vida, pequenas

manifestaes do cotidiano, enviaro sinais indicando o caminho

certo. Pode e com certeza, o sincronismo se encarregar de colocar

voc no lugar certo, na hora certa, no momento certo, diante da

situao ou da pessoa certa!

Basta voc acreditar, pois nada acontece por acaso!

Dedico mais esta vitria primeiro a

Deus, ao meu amado filho Vincius,

que veio como presente de Deus, ao

meu marido Marco Polo e aos meus

pais Joo e Ftima, vocs so a

minha fortaleza para conseguir

vencer!!!

Amo vocs!!!

Agradecimentos

Primeiramente, a Deus por me iluminar e me dar sade e foras para vencer

sempre. Aos meus pais que sempre sonharam em ter uma filha doutora, eis aqui o fruto

da excelente educao que vocs me deram.

A voc prncipe da mame, obrigado por chegar nesta fase da minha vida, voc

a minha alegria e inspirao. Ao meu esposo Marco Polo pela ajuda incondicional.

Aos meus familiares que se orgulham da minha vitria.

A todos que sempre torceram por mim, a Marildinha pelas palavras sbias e

ditas nos dias e momentos certos, a ngela pelos conselhos sempre experientes, a

Mayta pela ateno e boa vontade.

Aos meus amigos pela admirao, como Vanessa, Silvia, Sabrina, Diego e em

especial ao Douglas que sempre me apoiou e ajudou muito para concluso deste

trabalho.

Aos companheiros LABIQ-UFU pelo apoio e prestatividade. Aos colegas de

laboratrio ter sido sempre companheiros e pelos momentos de brincadeira no decorrer

dos acertos e erros. Aos funcionrios e companheiros do IQUFU pela presteza.

Aos meus professores que contriburam para minha formao e que sempre

deram conselhos, em especial ao meu orientador Manuel por sempre acreditar na minha

competncia, a Waldomiro pelas contribuies e a eterna Tia ngela pelo exemplo de

ser humano que ela .

Ao CNPQ pela bolsa concedida.

E a todos que direta ou indiretamente contriburam para este trabalho que foi

puro produto de um grande esforo e que gerou um brilhante resultado e imensos

aprendizados.

OBRIGADA!!!

NDICE GERAL

RESUMO .................................................................................................................. i

ABSTRACT ............................................................................................................ iii

LISTA DE SIGLAS ................................................................................................. iv

LISTA DE TABELAS .............................................................................................. v

LISTA DE FIGURAS ............................................................................................. vii

1. JUSTIFICATIVAS ............................................................................................... 1

2. INTRODUO .................................................................................................... 3

2.1. Problemtica do Petrleo ................................................................................ 3

2.2. Biocombustveis e Seu Histrico ..................................................................... 6

2.3. Programas Scio-Econmicos de Incentivo Produo de Biodiesel .............. 8

2.3.1. Programa Nacional de Produo de Biodiesel ............................................. 9

2.3.2. Selo Combustvel Social e Agricultura Familiar ........................................ 10

2.4. Biodiesel ....................................................................................................... 11

2.5. Especificao do Biodiesel e Suas Propriedades ............................................ 13

2.6. Cenrio do Biodiesel no Brasil e Mundo ....................................................... 14

2.7. Matrias Primas Para a Produo de Biodiesel .............................................. 17

2.7.1. leos e Gorduras ...................................................................................... 17

2.7.2. Principais Matrias Primas Utilizadas no Brasil ........................................ 19

2.8. Utilizao do leo Residual para Produo de Biodiesel ............................... 23

2.8.1. Descarte do leo Residual ........................................................................ 23

2.8.2. Biodiesel a Partir de leo Residual ........................................................... 26

2.9. Processos de Produo de Biodiesel .............................................................. 29

2.9.1. Reao de Transesterificao.................................................................... 30

2.9.2. - Mecanismo para a Transesterificao Alcalina ....................................... 32

2.9.3. - Mecanismo para a Transesterificao e Esterificao cida ................... 34

2.9.4. Biodiesel Produzido por Catlise Homognea Utilizando leo Residual .. 36

2.9.5. Variveis da Transesterificao que Influenciam no Rendimento Reacional

................................................................................................................. 43

2.9.5.1. Composio em cidos graxos ............................................................... 43

2.9.5.2. Razo molar, Temperatura, Tempo e Rotao ........................................ 44

2.9.5.3. Tipos de Catalisadores. .......................................................................... 45

2.9.5.4. Umidade ................................................................................................ 46

2.9.5.5. ndice de Acidez. ................................................................................... 47

2.9.5.6. Tipos de lcool ..................................................................................... 49

2.10. Planejamento Experimental Estatstico .......................................................... 50

2.11. Coeficiente Expanso Trmica e Densidade .................................................. 52

3. OBJETIVOS ....................................................................................................... 54

4. METODOLOGIA EXPERIMENTAL ................................................................. 55

4.1. Reagentes, Materiais e Equipamentos ............................................................... 55

4.2. Produo do Biodiesel ...................................................................................... 55

4.2.1. Catlise Alcalina ...................................................................................... 56

4.2.2. Catlise cida .......................................................................................... 57

4.3. Estudo da Secagem do Biodiesel ...................................................................... 57

4.4. Caracterizao Fsico-Qumica para o leo Residual e para o Biodiesel ........... 58

4.4.1. Determinao da cor ASTM ..................................................................... 59

4.4.2. ndice de Acidez....................................................................................... 59

4.4.3. ndice de Perxidos .................................................................................. 60

4.4.4. ndice de Saponificao ............................................................................ 61

4.4.5. Teor de gua ........................................................................................... 62

4.4.6. Densidade 200C ..................................................................................... 62

4.4.7. Viscosidade Cinemtica a 40C ................................................................ 63

4.4.8. Ponto de Fulgor ........................................................................................ 64

4.4.9. Estabilidade Oxidao ........................................................................... 65

4.4.10. Determinao do resduo de carbono ...................................................... 65

4.4.11. Glicerina Livre ....................................................................................... 66

4.5. Algoritmo e Coeficiente de Expanso Trmica ................................................. 67

4.6. Otimizao das condies reacionais ................................................................ 67

4.7. Caracterizao por Anlise Trmica, FTIR e Cromatografia ............................. 68

4.7.1. Anlise Trmica - TGA/DTA ................................................................... 68

4.7.2. Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) ... 69

4.7.3. Cromatografia de Camada Delgada .......................................................... 69

4.7.4 Cromatografia Gasosa ............................................................................... 70

5. RESULTADOS E DISCUSSO ......................................................................... 71

5.1. Caracterizao fsico-qumica do leo residual ................................................. 71

5.2. Caracterizaes fsico-qumicas dos biodieseis obtidos na transesterificao

alcalina.................................................................................................................... 72

5.3. Estudo da Secagem do leo Residual e do Biodiesel ........................................ 76

5.4. Coeficiente de Dilatao Trmica e Algoritmo Matemtico .............................. 79

5.4.1. Determinao do Coeficiente de Dilatao Trmica.................................. 80

5.4.2 Determinao do algoritmo para a correo da densidade ....................... 84

5.4.3. Aplicao do Algortmo e sua Importncia Financeira .............................. 88

5.5. Otimizao da Catlise Bsica da Rota Etlica .................................................. 90

5.6. Otimizao da Catlise Bsica Rota Metlica .................................................... 97

5.7. Estudo do Rendimento da Reao Atravs da Variao do ndice de Acidez .. 103

5.8. Catlise cida Metlica .................................................................................. 106

5.9. Caracterizao dos Biodieseis Produzidos por TGA, FTIR e Cromatografia ... 109

5.9.1. Anlise Trmica (TGA e DTA) .............................................................. 109

5.9.2. Espectroscopia do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) . 112

5.9.3. Cromatografias ....................................................................................... 113

5.9.3.1. Cromatografia de Camada Delgada(CCD1) .......................................... 113

5.9.3.2. Cromatografia Gasosa (CG) ................................................................ 114

6. CONCLUSES E PERSPECTIVAS................................................................. 116

7. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ............................................................... 119

8. ANEXOS .......................................................................................................... 131

i

RESUMO

Atualmente os problemas ambientais requerem uma tomada de atitude por parte

da humanidade no sentido de minimizar a poluio ambiental. Uma maneira de

desacelerar tal perturbao a utilizao de combustveis menos poluentes, como os

biocombustveis. Dentro dessa vertente este trabalho contribui atravs do estudo da

produo de biodiesel atravs do reaproveitamento do leo de fritura, pois o descarte

indevido do leo gera resduos slidos prejudiciais ao meio ambiente.

No presente trabalho descreve-se a obteno de biodiesel proveniente da

transesterificao do leo de fritura atravs da catlise bsica, via rotas etlica e

metlica. O biodiesel teve suas propriedades fsico-qumicas estudadas e suas variveis

de reao otimizadas.

Atravs da tcnica de coeficientes de dilatao trmica dos biodieseis metlicos e

etlicos e os correspondentes algoritmos matemticos, para cada um dos biodieseis pode

observar diferenas significativas entre os modelos matemticos estabelecidos

confrontados com os resultados pressupostos pela norma EN 14214.

Para a otimizao das condies reacionais estudo-se as variveis: razo molar

(RM), rotao, tempo de reao, tipo de catalisador, concentrao de catalisador e

temperatura. Para o biodiesel metlico as duas ltimas variveis citadas, so as que

revelaram maior importncia operacional, enquanto que para o biodiesel etlico a

concentrao de catalisador e o tempo so mais relevantes. As condies de rendimento

mximo determinado pelo planejamento fatorial foram: hidrxido de potssio (KOH)

como catalisador; RM de lcool:leo 7:1; rotao de 80 rpm; concentrao do

catalisador de aproximadamente 1,7% (m/m); temperatura de 48 oC, para o biodiesel

metlico, e 30 oC, para o biodiesel etlico, e tempo de reao de 30 min, para biodiesel

etlico, e 60 min, para biodiesel metlico. O processo apresenta uma tolerncia para as

variveis de maior influncia sobre a reao, o que significa que pequenas variaes

quantitativas individuais das condies no afetam significativamente o rendimento

global. O teor de cidos graxos livres altera o rendimento da reao, sendo a etanlise

mais sensvel a esta varivel.

Quanto s caracterizaes feitas ambos biodieseis satisfizeram as exigncias da

Agncia Nacional de Petrleo. A anlise termogravimtrica mostrou a perda de massa

ii

juntamente com a volatilizao e decomposio da amostra. O infravermelho revelou as

principais bandas referentes aos steres metlicos e etlicos.

A cromatografia confirmou a transformao dos triglicerdeos em steres, com

alto teor de steres de 99,99%, sendo a principal composio em steres do cido

linolico de aproximadamente 46%, semelhante ao leo de soja.

PALAVRAS-CHAVE: Biodiesel, leo residual e Otimizao

iii

ABSTRACT

Today's environmental problems require action on the part of mankind to

minimize environmental pollution. One way to slow down such disturbance is the use of

"clean" fuels like biofuels. Within this scope this work contributes by studying the

production of biodiesel through the reuse of frying oil, which generates harmful waste.

The present work was the transesterification of biodiesel from used frying oil by

basic catalysis, via ethyl and methyl routes. Biodiesel has its physico-chemical variables

studied and their optimal reaction.

Through the technique of thermal expansion coefficients of methyl and ethyl

biodieseis and the corresponding mathematical algorithms for each of biodieseis can

observe significant differences between the mathematical models established

assumptions compared to the results by EN 14214.

The optimization of reaction conditions studied the variables: molar ratio (RM),

speed, reaction time, catalyst type, catalyst concentration and temperature. Methylic

biodiesel from frying oil (BMR) for the last two mentioned are the ones that were more

operational importance, while for the ethylic biodiesel from frying oil (BER) of catalyst

concentration and time are more relevant. The conditions of maximum yield were

determined by factorial design: potassium hydroxide (KOH) as catalyst; RM de

7:1 alcohol:oil; rotation of 80 rpm, catalyst concentration of about 1.7% (m/m),

temperature 48 C for the BMR, and 30 oC for the BER, and reaction time of

30 minutes for BER, and 60 minutes for BMR. The process sets a tolerance for the

variables of greatest influence on the reaction, which means that small quantitative

variations of individual conditions do not affect the overall yield. The content of free

fatty acids changes the reaction yield, ethanolysis being more sensitive to this variable.

The characterizations made to specifications for both biodiesel met the

requirements of National Petroleum Agency (ANP). The thermogravimetric analysis

showed the weight loss along with the volatilization and decomposition of the sample.

The infrared showed the main bands related to methyl and ethyl esters.

Chromatography confirmed the transformation of triglycerides into esters with

high ester content of 99.99%. As the main composition of linoleic acid esters of about

46%, similar to soybean oil.

KEYWORDS: Biodiesel, Residual oil and Optimization

iv

LISTA DE SIGLAS

ABIOVE Associao Brasileira das Industrias de leos Vegetais

AGL cidos graxos livres

ANP Agncia Nacional do Petrleo

AOCS American Oil Chemists Society

ASTM American Society for Testing and Materials

BER Biodiesel etlico de leo residual

BMR Biodiesel metlico de leo residual

CCD1 Cromatografia de camada delgada

CCD2 Delineamento de composto central

d Densidade final

d0 Densidade inicial

DTAAnlise Trmica Diferencial

EN Norma europia

FTIREspectroscopia do Infravermelho com Transformada de Fourier

CG Cromatografia Gasosa

IA ndice de acidez

LABIQ-UFU Laboratrio de Biocombustveis - Universidade Federal de Uberlndia

MAPA Ministrio da Agricultura, Pecuria e Abastecimento

OR leo residual

P&D Pesquisa e Desenvolvimento

PNPB Programa Nacional de Produo de Biodiesel

PR-LCOOL Programa Nacional do lcool

RM Razo Molar

T Temperatura final

T0 Temperatura inicial

TGA Anlise Termogravimtrica

L Litros

v

LISTA DE TABELAS

Tabela 1. Qualidade do biodiesel versus desempenho do motor . ................................ 14

Tabela 2. Composio tpica de alguns leos e gorduras, em cidos graxos. ............... 18

Tabela 3. Caractersticas de algumas culturas de oleoginosas e gordura animal com

potncial de uso energtico ....................................................................... 19

Tabela 4. Especificaes do leo diesel e do biodiesel do oleo de frituras. .................. 27

Tabela 5. Propriedades complementares atribudas ao biodiesel em comparao ao leo

diesel comercial. ....................................................................................... 28

Tabela 6. Parmetros e normas para caracterizao fsico-qumica de biodieseis ........ 58

Tabela 7. Propriedades fsico-qumicas do leo residual ............................................. 71

Tabela 8. Propriedades fsico-qumicas do biodiesel metlico obtido por

transesterificao alcalina do leo residual. ............................................... 73

Tabela 9. Propriedades fsico-qumicas do biodiesel etlico obtido por transesterificao

alcalina do leo residual. ........................................................................... 74

Tabela 10. Determinao do teor de umidade do BMR e BER refinado submetidos a

mtodos utilizando sais secantes. .............................................................. 76

Tabela 11. Determinao do teor de umidade do BMR e BER refinado submetidos a

mtodos utilizando estufa e rota evaporador. ............................................. 78

Tabela 12. Valores medidos da densidade em funo da temperatura do biodiesel

metlico e etlico de leo residual, BMR e BER. ....................................... 80

Tabela 13. Valores usados em cada nvel das variveis estudadas na transesterificao

do BER no planejamento experimental ..................................................... 91

Tabela 14. Matriz do planejamento fatorial 26-2

para o BER ...................................... 91

Tabela 15. Matriz do planejamento composto central para o BER .............................. 93

Tabela 16. Condies operacionais para a reao de transesterificao etlica do OR.. 96

Tabela 17. Caracterizao fsico-qumica do BER otimizado. ..................................... 96

Tabela 18. Valores usados em cada nvel das variveis estudadas na transesterificao

do BMR no planejamento experimental. ................................................... 97

Tabela 19. Matriz do planejamento fatorial 25-1

para o BMR. ..................................... 97

Tabela 20. Matriz do planejamento composto central para o BMR. ............................ 99

Tabela 21. Condies operacionais para a reao de transesterificao metlica do OR

............................................................................................................... 102

vi

Tabela 22. Caracterizao fsico-qumica do BMR otimizado. .................................. 102

Tabela 23. Rendimento da reao de transesterificao em funo do ndice de acidez

............................................................................................................... 103

Tabela 24. Valores usados em cada nvel das variveis estudadas na esterificao do

leo residual no planejamento experimental ............................................ 106

Tabela 25. Matriz do planejamento fatorial 26-2

para o esterificao do leo residual

............................................................................................................... 107

Tabela 26. Valores escolhidos para esterificao do leo residual. ............................ 108

Tabela 27 . Composio percentual de cidos graxos nas amostras de biodiesel. ...... 115

Tabela 28 . Composio percentual de cidos graxos para o leo de soja. ................. 115

vii

LISTA DE FIGURAS

Figura. 1. Projeo da demanda energtica mundial at 2015 ....................................... 5

Figura. 2. Oferta Mundial de Energia por combustvel em 2010. Total: 11,741 milhes

de toneladas equivalentes de petrleo. ......................................................... 5

Figura. 3. Grfico das fontes de energia renovvel e no renovvel no Brasil 2010 .... 15

Figura. 4. Previso evoluo do marco regulatrio do biodiesel no Brasil................... 15

Figura. 5. Exemplos de cidos graxos de ocorrncia natural ....................................... 18

Figura 6. Principais Matrias-Primas Utilizadas na Produo de Biodiesel no Brasil em

2010.......................................................................................................... 20

Figura 7. Capacidade de Processamento de leos Vegetais, por Unidade da Federao,

2008 ......................................................................................................... 21

Figura 8 . Produo de leos vegetais e tendncias regionais brasileiras ..................... 22

Figura 9 . Reao de transesterificao dos triglicerdeos com alcois ........................ 30

Figura 10. Mecanismo da transesterificao metanlica do leo catalisada por base . . 32

Figura 11. Hidrlise dos triglicerdeos para formar AGL . ......................................... 33

Figura 12. Mecanismo de saponificao dos triglicerdeos ........................................ 33

Figura. 13. Mecanismo de reao de transesterificao metlica via catlise cida ...... 34

Figura. 14. Mecanismo de reao de esterificao metlica ......................................... 35

Figura. 15. Esquema geral da produo de biodiesel via catalise bsica ...................... 55

Figura. 16. Colormetro Orbeco-Hellige para determinao de cor ASTM ................. 59

Figura. 17. Aparelho de Karl Fischer utilizado para determinao de gua nos leos e

biodieseis .................................................................................................. 62

Figura. 18. Analisador de viscosidade automtico utilizado para determinao de

viscosidade do leo e dos biodieseis.......................................................... 63

Figura. 19. Aparelho para determinao do Ponto de fulgor ....................................... 64

Figura. 20. (A) Analisador de estabilidade oxidativa marca Metrohm; (B) Esquema de

funcionamento do Biodiesel Rancimat 873 ............................................... 65

Figura. 21. Analisador de densidade automtico utilizado para determinao de

densidade nos leos e biodieseis ............................................................... 67

Figura. 22. Equipamento para anlise de TGA e DTA ................................................ 68

Figura. 23. (A) Espectrofotmetro FTIR e (B) acessrio de ATR ............................... 69

Figura. 24. Cromatgrafo a gs da Agilent Technologies ........................................... 70

Figura. 25. Processo de produo de biodiesel de leo residual .................................. 72

viii

Figura. 26. Comparativo de cor entre o leo residual e o biodiesel formado ............... 73

Figura. 27. Porcentagem de gua retirada em cada processo para o BMR ................... 77

Figura. 28. Porcentagem de gua retirada em cada processo para o BER .................... 78

Figura. 29. Porcentagem de gua retirada em cada processo para os biodieseis........... 79

Figura 30. Grfico para determinao do coeficiente de dilatao trmica do biodiesel

etlico. ....................................................................................................... 81

Figura 31. Resduo versus valor previsto para os dados da Figura 30. ......................... 82

Figura. 32. Grfico para determinao do coeficiente de dilatao trmica do biodiesel

metlico..................................................................................................... 83

Figura. 33. Resduo versus valor previsto para os dados da Figura 32 ......................... 83

Figura 34. Regresso linear da densidade versus temperatura do biodiesel (A) metlico

e (B) etlico de leo residual...................................................................... 85

Figura. 35. Resduo versus valor previsto para os dados do biodiesel metlico de OR . 86

Figura. 36. Resduo versus valor previsto para os dados do biodiesel etlico de OR .... 86

Figura. 37. Distribuio dos resduos em torno da reta que indica normalidade do

biodiesel metlico ...................................................................................... 87

Figura 38. Distribuio dos resduos em torno da reta que indica normalidade do

biodiesel etlico ......................................................................................... 87

Figura 39. Grfico de pareto resultante do planejamento fatorial fracionado no

rendimento da reao de transesterificao etlica do leo residual ............ 92

Figura 40. Rendimento percentual do BER observado no experimento vs valor previsto

no modelo de regresso ............................................................................. 94

Figura 41. Superfcie de resposta para o tempo vs a concentrao de catalisador. ....... 95

Figura 42. Grfico de contorno para o tempo vs a concentrao de catalisador. .......... 95

Figura 43. Grfico de pareto resultante do planejamento fatorial fracionado no

rendimento da reao de transesterificao metlica do leo residual. ........ 98

Figura 44. Rendimento percentual do BMR observado no experimento vs valor

previsto no modelo de regresso. ............................................................ 100

Figura 45. Superfcie de resposta para concentrao de catalisador vs temperatura.

............................................................................................................... 101

Figura 46. Grfico de contorno para a concentrao de catalisador vs temperatura. . 101

Figura 47. Grfico do rendimento da reao de transesterificao do BMR vs IA do

leo usado .............................................................................................. 104

ix

Figura 48. Grfico do rendimento da reao de transesterificao do BER vs IA do leo

usado ..................................................................................................... 105

Figura 49. Grfico de pareto resultante do planejamento fatorial fracionado na

porcentagem de esterificao do leo residual ........................................ 108

Figura 50. Grfico da TGA e DTA para o leo residual. ........................................... 110

Figura 51. Grfico da TGA e DTA para o biodiesel metlico. ................................... 110

Figura 52. Grfico da TGA e DTA para o biodiesel etlico. ...................................... 111

Figura 53. Espectro do FTIR para o leo residual e os biodieseis. ........................... 113

Figura 54. Cromatografia de camada delgada para o leo (1), BMR (2) e o BER (3).

................................................................................................................................. 114

1

1. JUSTIFICATIVAS

Nos ltimos anos a procura por combustveis renovveis tem aumentado muito,

seja pelo crescente preo do petrleo ou pela preocupao com o meio ambiente, devido

s mudanas climticas induzidas pelo uso de combustveis fsseis, tornando as fontes

renovveis de energia extremamente importantes 1-4

.

Neste contexto, o biodiesel assume um papel de destaque, principalmente no

Brasil, apresentando vantagens econmicas, sociais e ambientais. Em termos

econmicos, a vantagem da rota etlica em relao metlica para a produo de

biodiesel a oferta do lcool etlico em todo territrio nacional, possibilitando com isso

custos diferenciados de fretes para o abastecimento do etanol. Tambm com etanol tm-

se um combustvel ecolgico correto, com ambas as fontes lcool e leo sendo

renovveis. Apesar disso, a produo de biodiesel com metanol mais rpida (ocorre a

separao da glicerina dos steres com maior facilidade) e com menor custo operacional

5-6.

No campo ambiental, apesar do aumento da emisso dos compostos

nitrogenados, o biodiesel proporciona a reduo de poluentes como materiais

particulados, monxido de carbono, hidrocarbonetos aromticos policclicos (compostos

cancergenos) e xidos de enxofre em relao ao diesel do petrleo. O papel do

biodiesel trazer benefcios, contribuindo ainda para a longevidade e eficincia dos

motores a diesel, atendendo a mercados que requisitem um combustvel mais limpo e

seguro 1-6

.

Assim, a reduo do custo da matria-prima utilizada na produo de biodiesel

torna-se essencial. Matrias-primas baratas como leos e gorduras residuais tm atrado

a ateno de produtores de biodiesel devido ao seu baixo custo. A reciclagem do leo de

fritura como biocombustvel no somente retiraria um composto indesejado do meio

ambiente, mas tambm permitiria a gerao de uma fonte de energia alternativa,

renovvel e menos poluente, constituindo-se, assim, em um forte apelo ambiental. Por

esta razo, o biodiesel tem se tornado um dos mais importantes biocombustveis, no

apenas devido produo oriunda de diversas oleaginosas, mas principalmente pela

anlise da possibilidade de reaproveitamento de gordura animal (sebo) ou leos

residuais (leo de cozinha usado) para obteno do leo combustvel, transformando

o que seria resduo descartvel em fonte de energia.

2

O emprego de leos usados para produo de biodiesel transforma esse

importante resduo em matria-prima, uma vez que representa uma alternativa

potencialmente barata e ambientalmente correta, devido origem renovvel do leo

vegetal, alm de ter destino nobre, pois no so descartados de maneira incorreta.

Embora tenha valor agregado, parte desses leos encaminhada a rede de esgoto,

lixes, aterros sanitrios, solos e cursos dgua, o que gera problemas tanto para a fauna

quanto para a flora. Isto quer dizer que, ao analisar os efeitos causados ao meio

ambiente, possvel aliar o destino correto do leo residual produo de biodiesel, que

consideravelmente menos poluente que o leo diesel 7.

Diante de todo este contexto que veio a motivao para a realizao deste

trabalho que envolve desde a etapa da reciclagem do leo residual de fritura, passando

pela produo e caracterizao do biodiesel com essa matria-prima e, por fim, sua

utilizao em um motor diesel que aciona um gerador de eletricidade.

Faz parte deste trabalho tambm a determinao do algoritmo para correo da

densidade e do coeficiente de expanso trmica, uma vez que so especficos de cada

matria-prima como comprovado por trabalhos do grupo LABIQ-UFU.

Na reao de metanlise e etanlise, a otimizao das condies reacionais

tambm foi conduzida a fim de determinar qual a condio experimental a ser utilizada

nos processos de produo. Tal informao importante, tendo em vista que a matria

prima utilizada pode ter composio variada, sendo necessrio o estudo do processo.

Devido s transformaes que os leos vegetais sofrem durante a coco de

alimentos, suas propriedades fsico-qumicas so alteradas, o que pode influenciar nas

reaes qumicas de converso de triacilglicerdeos em steres (biodiesel) e modificar a

qualidade do combustvel. Por isso, questiona-se a eficcia das tecnologias atuais para a

produo de biodiesel de leos residuais e desenvolvido um estudo com relao a

variao da acidez do leo e o rendimento da reao.

O uso deste resduo como biocombustvel, tambm se apresenta em nmeros

incipientes no Brasil, sendo que apenas algumas cidades realizam algum tipo de coleta e

aproveitamento deste resduo para fins energticos. latente a necessidade de uma

ampla conscientizao tanto da populao, quanto dos empresrios para que o leo

usado comece a ser aproveitado em larga escala para a fabricao de biodiesel, assim

como forma de se evitar os impactos ambientais advindos da incorreta destinao do

leo usado.

3

2. INTRODUO

2.1. Problemtica do Petrleo

Durante os ltimos 25 anos, o consumo de petrleo em todo o mundo tem

aumentado constantemente, resultado dos melhores padres de vida, aumento do

transporte terrestre, e aumento do uso de plsticos e outros petroqumicos 1.

Em 1985, o total de petrleo consumido em todo o mundo foi de 2.807 milhes

de toneladas, mas em 2008 atingiu 3.928 milhes de toneladas com uma taxa mdia de

crescimento anual de quase 1,5%. No entanto, o petrleo uma fonte finita de

combustvel que est rapidamente se tornando mais escasso e mais caro. No final de

2008, de acordo com reviso estatstica de energia anual do mundo, as reservas de

petrleo foram estimadas em 1,7 1011

toneladas, com uma reserva/produo (R / P) de

42 anos. Alm disso, produtos base de petrleo so uma das principais causas de

liberao de dixido de carbono (CO2) para a atmosfera 2, 3

.

O mercado de petrleo foi marcado por dois sbitos desequilbrios entre oferta e

demandas mundiais conhecidos como Primeiro e Segundo Choques do Petrleo na

dcada de 70. Em resposta a estas crises, o mercado sentiu a necessidade de diminuir a

dependncia do petrleo, levando ao investimento no desenvolvimento de tecnologia de

produo e uso de fontes alternativas de energia. No incio do ano 2000, houve uma alta

do petrleo no mercado internacional, e ao final do ano passado, este atingiu valores

acima de US$150,00 o barril. Por isso, as fontes de energia renovvel assumiram papel

crescente na matriz energtica mundial 5, 6

.

Hoje, o setor de transportes em todo o mundo quase totalmente dependente dos

combustveis derivados do petrleo. Um quinto das emisses globais de CO2 gerado

pelo setor dos transportes, que responsvel por cerca de 60% do consumo global de

petrleo. No mundo, havia cerca de 806 milhes de carros e caminhes leves na estrada

em 2007. Esses nmeros so projetados para aumentar para 1,3 bilhes em 2030 e mais

de 2000 milhes de veculos at 2050 2.

Este crescimento pode afetar a estabilidade dos ecossistemas e do clima global

assim como as reservas mundiais de petrleo. Existem programas de investigao para

reduzir a dependncia dos combustveis fsseis pelo uso de alternativas e fontes de

4

energia sustentvel e, assim aumentar o tempo que os combustveis fsseis continuaro

a estar disponveis 3, 4

.

O transporte de cargas brasileiro apoiado, principalmente, em motores

movidos a diesel, por via rodoviria. O diesel um combustvel derivado do petrleo,

constitudo principalmente de hidrocarbonetos de cadeia longa e, em baixas

concentraes de enxofre, nitrognio e oxignio 5.

No Brasil se consome cerca de 40 bilhes de litros de diesel por ano, o potencial

para o mercado de biodiesel de 800 milhes de litros, tendo a capacidade para

consumir 2 bilhes de litros anuais at 2013. Para o Brasil, alm de reduzir a

dependncia em relao ao petrleo, a produo do biocombustvel fortalece o agro

negcio e cria um novo mercado para leos vegetais e gorduras animais 6.

O consumo de combustveis fsseis derivados do petrleo apresenta um impacto

significativo na qualidade do meio ambiente. A poluio do ar, as mudanas climticas,

os derramamentos de leo e a gerao de resduos txicos so resultados do uso e da

produo desses combustveis. A poluio do ar das grandes cidades , provavelmente,

o mais visvel impacto da queima dos derivados de petrleo.

A energia renovvel tem se destacado nos ltimos dez anos devido ao seu

potencial para substituir combustveis fsseis, especialmente para o transporte. Fontes

de energia renovveis como a energia solar, energia elica, energia hdrica, e energia da

biomassa e dos resduos tm sido desenvolvidas com sucesso e utilizadas por diferentes

naes para limitar o uso de combustveis fsseis 7.

A Figura 1 apresenta a projeo de demanda mundial de energia em um futuro

prximo indicando que h uma necessidade urgente de encontrar novas fontes de

energias renovveis para garantir a segurana energtica no mundo 8.

5

Figura. 1. Projeo da demanda energtica mundial at 2015 7.

Atravs de um estudo recente da Agncia Internacional de Energia (AIE),

apenas a energia produzida a partir de fontes renovveis e de resduos tem maior

potencial entre outros recursos renovveis 9, como mostrado na Figura.2. Combustveis

renovveis e resduos representaram 10,1%, em comparao com 2,2% de energia

hidreltrica e 0,6% outros (includo geotrmica, vento solar e calor). Assim, prev-se

que a energia renovvel a partir de combustveis, como o biodiesel, vai entrar no

mercado de energia intensamente at 2015, para diversificar as fontes de energia global.

Figura. 2. Oferta Mundial de Energia por combustvel em 2010. Total: 11,741 milhes

de toneladas equivalentes de petrleo7.

6

Dentre as fontes de biomassa mais adequadas e disponveis para a consolidao

de programas de energia renovvel, os leos vegetais tm sido investigados no s pelas

suas propriedades, mas tambm por representarem alternativa para a gerao

descentralizada de energia, atuando como forte apoio agricultura familiar, criando

melhores condies de vida (infraestrutura) em regies carentes, valorizando

potencialidades regionais e oferecendo alternativas a problemas econmicos e scio-

ambientais de difcil soluo 10

.

Como uma alternativa para combustveis de transporte baseados em petrleo, os

biocombustveis podem ajudar a reforar a segurana energtica e reduzir as emisses

dos gases com efeito estufa e poluentes do ar urbano. Vrias so as experincias

realizadas com combustveis alternativos 1-13

, comprovando a preocupao de

pesquisadores, governos e sociedade em geral com o eventual esgotamento das reservas

petrolferas e com a questo ambiental.

2.2. Biocombustveis e Seu Histrico

Sobre o aspecto da origem dos combustveis, existem dois tipos que podem ser

citados: os renovveis e os no renovveis. Sendo os combustveis no renovveis

aqueles originados do petrleo, produto de origem fssil, a exemplo da gasolina, diesel,

gs liquefeito de petrleo e querosene de aviao. Os combustveis nucleares tambm

so tidos como no renovveis. J os combustveis renovveis ou bicombustveis tm

origem na biomassa, isto , no conjunto de produtos e resduos agrcolas, das florestas e

de indstrias correlatas. Dentre os bicombustveis pode-se citar a madeira, o carvo de

madeira, o lcool combustvel e o biodiesel de oleaginosas e mais recentemente o etanol

vindo da cana de acar. O grande benefcio dos combustveis renovveis em relao

aos combustveis fsseis a preservao que trazem ao meio ambiente, que por no

serem agressivos poluem menos. Por outro lado, faz-se necessrio avaliar a questo do

desmatamento causado pelas usinas processadoras de biomassa 10,11

.

O processo para fazer combustvel a partir da biomassa usado desde 1800

praticamente o mesmo usado na atualidade. Em 1898, quando Rudolph Diesel

demonstrou pela primeira vez seu motor de ignio por compresso na Exibio

Mundial em Paris, ele usou leo de amendoim, aquele que seria o biodiesel original.

7

Os leos vegetais foram usados nos motores a diesel at a dcada de 1920 quando uma

alterao foi feita nos motores, possibilitando o uso de um resduo do petrleo que

atualmente conhecido como diesel ou petrodiesel 11

.

Com os conflitos econmicos que abalaram o mundo, na dcada de 30,

retomaram-se as pesquisas de combustveis a base de leos vegetais. Um desses

importantes avanos tecnolgicos foi a transesterificao de triglicerdeos (TG) via

metlica e etlica, cuja patente "Procd de transformation d'huiles vgtales em vue de

leurutilisation comme carburants" foi requerida pelo belga Charles George Chavanne,

em 1937. O objetivo desta patente era transformar o leo vegetal em ster

(metlico/etlico) de cidos graxos de cadeia longa, para aproveit-lo como insumo

energtico nos motores diesel 12

.

Como consequncia, o pesquisador Chavanne tornou possvel, um ano depois de

requerida a patente, em 1938, o percurso de mais de dois mil quilmetros do primeiro

nibus utilizando biodiesel. Este marco no sistema rodovirio aconteceu na linha de

passageiros entre as cidades de Louvain e Bruxelas, na Blgica 12

.

Os estudos acerca de combustveis alternativos iniciaram na dcada de 70 no

Brasil, com a experincia do Pr-lcool (Programa Nacional para a utilizao do etanol

obtido a partir da cana de acar), o qual foi implementado em funo do choque do

petrleo. A partir desta data, o etanol anidro puro e misturado com a gasolina, vem

sendo usado no Brasil como combustvel para motores de ciclo Otto. Esta experincia

foi bem sucedida mundialmente em termos do uso de biocombustveis 13

.

O histrico realizado sobre a produo de biodiesel no Brasil contida no PNPB -

Programa Nacional de Produo de Biodiesel, tambm revela que as pesquisas sobre o

biodiesel tm sido desenvolvidas no pas h quase meio sculo. Em 1980 foi assinada a

primeira patente brasileira de biodiesel, denominada inicialmente Prodiesel, em

Fortaleza, pelo professor Expedito Parente. A pesquisa teve inicio em meados da dcada

de 70 a partir de diferentes leos vegetais como soja, babau, amendoim, algodo e

girassol, na Universidade Federal do Cear 13

. Assim como Chavanne, a proposta era

usar um catalisador bsico ou cido para produzir o biodiesel.

Apesar dos possveis benefcios no emprego de leos vegetais como substituto

ao diesel, barreiras do ponto de vista econmico e tico motivaram a busca de matrias-

primas alternativas para a produo de biocombustveis.

8

Como possvel perceber, a balana de investimentos, no apenas do biodiesel,

mas da maioria da cadeia produtiva de outros biocombustveis, sobe ou desce conforme

a cotao e disponibilidade do petrleo no mercado mundial. Com isso, em meio crise

do petrleo, que ocorreu na dcada de 70, os Estados se viram obrigados a diversificar a

matriz energtica, o que criou novas possibilidades para a implantao de novos

programas em defesa do uso do biodiesel 12,13

.

Biodiesel a denominao genrica dada a combustveis e aditivos de fontes

renovveis. um biocombustvel 100% renovvel e alternativo ao diesel derivado do

petrleo. E pode ser usado em qualquer motor diesel sem alteraes na parte mecnica,

no havendo perda de potncia e rendimento. Assim como os motores chamados Flex

Fuel, que so movidos tanto a gasolina quanto a lcool, os motores diesel podem usar

tanto leo diesel quanto biodiesel, ou a mistura dos dois em qualquer proporo14

.

Mundialmente passou-se a adotar uma nomenclatura bastante apropriada para

identificar a concentrao do Biodiesel na mistura com diesel. o Biodiesel BXX, onde

XX a percentagem em volume do Biodiesel mistura. Por exemplo, o B2, B5, B20 e

B100 so combustveis com uma concentrao de 2%, 5%, 20% e 100% de Biodiesel,

respectivamente15

.

2.3. Programas Scio-Econmicos de Incentivo Produo de Biodiesel

O Brasil possui grande destaque na produo de combustveis a partir da

biomassa. Desde a dcada de 1970 o pas tem incentivado o desenvolvimento de

biocombustveis para o setor de transportes. O Pr-lcool foi estabelecido em 1975 e

hoje apontado como um grande sucesso com desdobramentos sociais, ambientais e

econmicos 16

.

Durante a implantao do Pr-lcool, inseriu-se, no pas, o Pr-leo (Programa

Nacional de Produo de leos Vegetais para Fins Energticos), criado pelo Conselho

Nacional de Energia e o Programa OVEG (Programa Nacional de Alternativas

Energticas Renovveis de Origem Vegetal), institudo pela Secretaria de Tecnologia

Industrial do Ministrio da Indstria e Comrcio (STI/MIC), na dcada de 80. As metas

do primeiro programa eram o incentivo produo de leos vegetais para fins

energticos, a mistura de 30% (B30) de biodiesel ao leo diesel e a gradual substituio

9

total do diesel de petrleo pelo diesel vegetal. Inicialmente, deu-se nfase produo a

partir da soja, posteriormente, empregou-se o amendoim, a colza, o girassol e o dend.

Este seria o primeiro incentivo ao desenvolvimento de tecnologias para produo de

biodiesel 17

.

O desenvolvimento de substitutos do diesel foi tentado com muito esforo no

incio do Pr-lcool, como forma de reduzir ainda mais o consumo de petrleo e de

manter o perfil de produo de derivados de acordo com a capacidade das refinarias do

pas. O processo fracassou por vrias razes, entre elas os baixos preos do diesel na

poca, e as atividades cessaram. O governo voltou a se interessar pelo biodiesel quando

sua produo e consumo passaram a crescer na Europa, principalmente na Alemanha;

tambm vislumbrou uma forma de fortalecer a agricultura familiar e assim melhorar a

incluso social, um problema muito srio no Brasil 18

.

Nesse incio de sculo, a Portaria no 720, de 30 de outubro de 2002, instituiu o

Programa Brasileiro de Biodiesel (Pr biodiesel), demonstrando o esforo do governo

federal em empreender-se rumo ao desenvolvimento sustentvel, ou seja, balizando os

aspectos econmicos, sociais e ambientais. Em 06 de dezembro de 2004 foi lanado

oficialmente o PNPB, regulamentado pela Lei n- 11.097, de 2005 18

.

2.3.1. Programa Nacional de Produo de Biodiesel

O PNPB um programa interministerial encarregado de promover estudos em

diferentes linhas de ao sobre a viabilidade de utilizao de leos vegetais para fins

energticos que visa, dentre outros objetivos implantar um desenvolvimento sustentvel

promovendo a incluso social.

A Lei 11.097, estabelece a obrigatoriedade da adio de uma porcentagem de

biodiesel ao leo diesel comercializado em qualquer parte do territrio brasileiro. Para

os atuais dados de mercado, a nova mistura dever gerar economia de divisas da ordem

de US$ 1,4 bilho/ano devido reduo das importaes de leo diesel 19

.

O PNPB visa integrar os agricultores familiares ao fornecimento de matria-

prima para a produo de biodiesel contribuindo para a equidade social a partir da

gerao de renda. Para isso, foi criado o Selo Combustvel Social, concedido pelo

Ministrio do Desenvolvimento Agrrio (MDA) aos produtores de biodiesel que

10

promovam a incluso social e o desenvolvimento regional, por meio da gerao de

empregos 19

.

O selo social garante aos usineiros benefcios tributrios, facilidade de acesso s

melhores condies de financiamento e o direito a participar dos leiles de biodiesel, em

troca do fornecimento de capacitao e assistncia tcnica aos agricultores familiares 20

.

2.3.2. Selo Combustvel Social e Agricultura Familiar

Alm das vantagens econmicas e ambientais, h o aspecto social, de

fundamental importncia, sobretudo em se considerando a possibilidade de conciliar

sinergicamente todas essas potencialidades do biodiesel.

A rea plantada necessria para atender ao percentual de mistura B2 foi estimada

em 1,5 milho de hectares, o que equivale a 1% dos 150 milhes de hectares plantados e

disponveis para agricultura no Brasil. Este nmero no inclui as regies ocupadas por

pastagens e florestas. As polticas do biodiesel permitem a produo a partir de

diferentes oleaginosas e rotas tecnolgicas, possibilitando a participao do agronegcio

e da agricultura familiar 16

.

O cultivo de matrias-primas e a produo industrial de biodiesel, ou seja, a

cadeia produtiva do biodiesel tem grande potencial de gerao de empregos,

promovendo, dessa forma, a incluso social, especialmente quando se considera o

amplo potencial produtivo da agricultura familiar 16

.

O enquadramento social de projetos, ou de empresas produtoras de biodiesel,

permite acesso a melhores condies de financiamento junto ao BNDES e outras

instituies financeiras, alm de dar direito de concorrncia em leiles de compra de

biodiesel. As indstrias produtoras tambm tem direito a desonerao de alguns

tributos, desde que garantam a compra da matria-prima, preos pr-estabelecidos,

oferecendo segurana aos agricultores familiares. H, ainda, possibilidade dos

agricultores familiares participarem como scios ou quotistas das indstrias extratoras

de leo ou de produo de biodiesel, seja de forma direta, seja por meio de associaes

ou cooperativas de produtores 16

.

Para obter o selo, o produtor de biodiesel legalmente constitudo dever

apresentar um projeto especfico junto ao MDA que o avaliar dentro de normas

estabelecidas na Instruo Normativa n 01, de 05 de Julho de 2005. Aps anlise e

auditoria, o MDA publicar um extrato no Dirio Oficial da Unio que conferir ao

11

produtor de biodiesel o acesso aos benefcios do selo. O produtor de biodiesel ter que

adquirir, nas regies Nordeste e semirido, pelo menos 50% das matrias-primas da

agricultura familiar. Nas regies Sudeste e Sul, este percentual mnimo de 30% e na

regio Norte de 10%. A atividade de produo de biodiesel somente poder ser exercida

pelas pessoas jurdicas constitudas na forma de sociedade, limitada ou annima, com

sede e administrao no Pas, e que tenham a autorizao da ANP (Agncia Nacional do

Petrleo), mantenham Registro Especial na Secretaria da Receita Federal do Ministrio

da Fazenda e possuam capital social subscrito e integralizado no valor de R$ 500.000,00

20.

Para a autorizao da ANP so necessrios, dentre outros documentos, licena

ambiental, alvar de funcionamento, laudo de vistoria do corpo de bombeiros e relatrio

tcnico contendo informaes sobre o processo e a capacidade de produo da planta

produtora de biodiesel 20

.

De acordo com Resoluo n 41 da ANP, o produtor de biodiesel somente

poder vender o produto: (a) refinaria autorizada pela ANP; (b) ao exportador

autorizado pela ANP, (c) diretamente ao mercado externo, quando for autorizado pela

ANP para a exportao de biodiesel, ou (d) ao distribuidor de combustveis lquidos

derivados de petrleo, lcool combustvel, biodiesel, mistura de leo diesel/biodiesel

especificada ou autorizada pela ANP e outros combustveis automotivos.

2.4. Biodiesel

No Brasil, a ANP por meio do Regulamento Tcnico n 07/2008, define o

biodiesel como sendo um combustvel composto de alquil steres de cidos graxos

oriundos de leos vegetais ou gorduras animais, designado por B100 (biodiesel puro)15

ou ainda pode ser definido como: Biocombustvel derivado de biomassa renovvel

para uso em motores de combusto interna com ignio por compresso ou, conforme

regulamento, para gerao de outro tipo de energia, que possa substituir parcial ou

totalmente combustveis de origem fssil (Lei 11.097/2005).

O biodiesel um biocombustvel derivado do monoalquil ster de cidos graxos

de cadeia longa, provenientes de fontes renovveis21

, possuindo propriedades fsico-

qumicas similares ao leo diesel de petrleo. Pelas suas caractersticas um substituto

12

natural do diesel, podendo ser produzido a partir de leos vegetais, gorduras animais e

leos utilizados em frituras de alimentos22

.

O biodiesel compe, junto com o etanol, importante oferta para o segmento de

combustveis. Ambos so biocombustveis por serem derivados de biomassa (matria

orgnica de origem vegetal ou animal, que pode ser utilizada para a produo de

energia), menos poluentes e renovveis23

.

Existem diversas fontes potenciais de oleaginosas no Brasil para a produo de

biodiesel. Essa uma vantagem comparativa que o pas possui em relao a todos os

outros produtores de oleaginosas. Alm dessa vantagem existem outras mais especficas

para a utilizao do biodiesel 2:

a) Vantagens ecolgicas: a emisso de gases da combusto dos motores que

operam com biodiesel no contm xidos de enxofre, principal causador da chuva cida

e de irritaes das vias respiratrias. A produo agrcola que origina as matrias-

primas para o biodiesel capta CO2 da atmosfera durante o perodo de crescimento, sendo

que apenas parte desse CO2 liberado durante o processo de combusto nos motores,

ajudando a controlar o efeito estufa, causador do aquecimento global do planeta 2.

b) Vantagens macroeconmicas: a expanso da demanda por produtos agrcolas

dever gerar oportunidades de emprego e renda para a populao rural; a produo de

biodiesel poder ser realizada em localidades prximas dos locais de uso do

combustvel; o aproveitamento interno dos leos vegetais permitir contornar os baixos

preos que predominam nos mercados mundiais aviltados por prticas protecionistas 2.

c) Diversificao da matriz energtica: necessrio definir uma metodologia

especfica para os estudos de alternativas de investimentos na introduo de novas

tecnologias para a produo, distribuio e logstica dos biocombustveis 2.

d) Vantagens financeiras: a produo de biodiesel permitir atingir as metas

propostas pelo Protocolo de Kyoto, pelo Mecanismo de Desenvolvimento Limpo,

habilitando o pas a participar no mercado de bnus de carbono 2.

e) Desenvolvimento regional: a dinmica da globalizao a renovao contnua,

sendo uma realidade que, todo padro de consumo capitalista, ditado pelas escalas

mais elevadas, ou seja, pelos pases detentores do padro tecnolgico mais avanado.

Logo vital uma reestruturao do sistema produtivo, demonstrando a necessidade por

inovaes produtivas, inserindo-se a a constituio de uma cadeia competitiva do

biodiesel como resposta de desenvolvimento local ante ao desafio global 2.

13

2.5. Especificao do Biodiesel e Suas Propriedades

No Brasil, a especificao dos padres de qualidade do biodiesel foi realizada

segundo a norma da Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT) e normas

internacionais como a American Society for Testing and Materials (ASTM),

International Organization for Standardization (ISO) e Comit Europen de

Normalisation (CEN), sendo essas regulamentadas pela ANP em 2008. Vrias

propriedades fsicas e qumicas foram padronizadas, tais como massa especfica,

viscosidade cinemtica, ponto de fulgor, teor de enxofre, nmero de cetano, teor de

glicerina livre e total, dentre outras. de grande importncia que o biodiesel brasileiro

atenda s especificaes mnimas de qualidade, o que no somente preservaria a

integridade dos veculos automotores, mas tambm atenderia aos padres internacionais

do produto 24

.

A especificao do biodiesel destina-se a garantir a sua qualidade e

pressuposto para se ter um produto adequado ao uso. Os focos principais da

especificao do biocombustvel so: assegurar a qualidade; garantir os direitos do

consumidor e preservar o meio ambiente. O biodiesel s ser efetivamente vendido aos

consumidores, se os postos de combustveis atenderem a essas especificaes tcnicas

exigidas pela norma brasileira (Resoluo ANP n 42/04). Revogada pela Resoluo

ANP n 7, de 19/03/08 para garantir o perfeito funcionamento dos veculos e satisfao

do consumidor. Independente da matria-prima e da rota tecnolgica, o biodiesel

introduzido no mercado nacional de combustveis com especificao nica. Ainda que

cada oleaginosa tenha suas prprias caractersticas, tanto o biodiesel de mamona, soja,

palma, girassol, leo de fritura so passveis de atender qualidade definida nesta

especificao definida pela ANP 15

.

O biodiesel pode ser caracterizado positivamente por: ausncia de enxofre e

aromticos; nmero de cetano elevado; baixa viscosidade e maior ponto de fulgor,

quando comparado ao diesel convencional; e apresenta mais vantagens ambientais como

pode ser visto na Tabela 1 24

.

14

Tabela 1. Qualidade do biodiesel versus desempenho do motor 24

.

Parmetro O que expressa Efeito

Viscosidade

cinemtica

Resistncia ao fluxo sob gravidade Funcionamento adequado dos sistemas

de injeo

gua e sedimentos Excesso de gua medida da limpeza Reao com ster; Crescimento

microbiano; Formao de sabo

Ponto de fulgor Temperatura de inflamao da amostra Segurana no manuseio; Indicao de

excesso de lcool.

Resduo de carbono Resduo de carbono aps combusto do motor Entupimento dos injetores por resduos

slidos.

Cinzas Teor de resduos minerais Danos ao motor

Enxofre total Contaminao por material protico e/ou resduo

de catalisador ou material de neutralizao do

biodiesel

Emisses de SO2

Na, K, Ca, Mg, P Resduos de catalisador, resduos de fosfolipdios

e metais presente em leos usados.

Danos ao motor; Entupimento de

injetores;

Acidez Medida da presena de cidos graxos livres,

sintoma da presena de gua.

Corroso

Glicerina livre Separao incompleta da glicerina aps

transesterificao.

Depsitos de carbonos no motor.

Glicerina total Soma da glicerina livre e da glicerina ligada,

transeseterificao incompleta.

Depsitos de carbonos no motor.

Mono, di,

triacilglicerdios

Transesterificao incompleta Depsitos de carbonos no motor;

Formao de sabo.

Estabilidade

oxidao

Degradao ao longo do tempo Aumento de acidez e corroso;

Resduos

2.6. Cenrio do Biodiesel no Brasil e Mundo

De acordo com a Agncia Nacional de Energia Eltrica (ANEEL), a energia

consumida no Brasil provm de fonte hdrica (69%), trmica (16%), renovvel (6%),

nuclear (2%) e de importaes (8%). Na Figura 3 tem-se o perfil da matriz energtica

brasileira em 2010 de acordo com as fontes.

15

Figura 3. Grfico das fontes de energia renovvel e no renovvel no Brasil 2010 25

.

O biodiesel insere-se na matriz energtica brasileira a partir da criao de seu

marco regulatrio lanado em 6 de dezembro de 2004 pelo Governo Federal, por meio

da Medida Provisria 214, convertida na Lei 11.097/2005, publicada no Dirio Oficial

da Unio em 13/01/2005. Conforme definido nesse marco, autorizou-se a mistura de 2%

em volume de biodiesel ao diesel (B2), desde janeiro de 2005, tornando-a obrigatria

em 2008, quando foi autorizado o uso de 5% (B5)26

. O marco regulatrio constitudo

por atos legais, em que se definem os percentuais de mistura do biodiesel ao diesel, a

forma de utilizao do combustvel e o regime tributrio. Na Figura 4, segue uma linha

da previso da projeo histrica22

. Estas aes iro contribuir para a reduo da

dependncia da utilizao dos recursos fsseis como combustveis.

Figura 4. Previso evoluo do marco regulatrio do biodiesel no Brasil 27

.

ade

16

Atualmente, devido aos srios problemas ambientais como o efeito estufa, a falta

de recursos fsseis no futuro, o problema social que enfrentamos com a mudana do

homem do campo para os grandes centros urbanos e, principalmente a conscientizao

dos pesquisadores e polticos destes problemas, houve um aumento das pesquisas e da

produo de combustvel obtido a partir de leo vegetal para uso em motores21

.

A substituio de 2% de diesel por biodiesel retira do mercado cerca de 800

milhes L/ano de diesel, para um consumo anual em torno de 40 bilhes de litros,

minimizando assim o impacto das importaes, que esto em torno de 10% (4 bilhes

de litros de diesel importado) na balana de pagamentos do pas. Como o setor de

transportes de cargas e passageiros representa, aproximadamente, 38 bilhes de L da

demanda interna de diesel, este dever sofrer os primeiros impactos nos custos. Com

relao ao B2, cria-se um mercado interno potencial, nos prximos trs anos, de pelo

menos 800 milhes de L/ano para o novo combustvel, sendo necessrios cerca de 1,5

milhes de hectares, o que representa apenas 1% da rea plantada e disponvel para

agricultura no pas 24

.

Devido ao fato da capacidade de produo brasileira ser suficiente para atender o

percentual de adio de biodiesel de 5% em 2010 e de acordo com os benefcios

econmicos, sociais e ambientais foi estabelecida a adio de 5% de Biodiesel em

Diesel (B5), que comeou a vigorar a partir de janeiro de 2010. Esta regra foi

estabelecida pela Resoluo n 6/2009 do Conselho Nacional de Poltica Energtica

(CNPE), publicada no Dirio Oficial da Unio (DOU) em 26 de Outubro de 2009 26

.

O biodiesel uma fonte energtica que tem sido utilizada comercialmente como

combustvel desde 1988 em muitos pases Europeus. Uma deduo de 90% nos

impostos, proposta pela comunidade europeia para o uso de biodiesel, possibilitou a

venda na Europa com preos competitivos com o combustvel diesel convencional,

sendo que a Unio Europeia produz anualmente mais de 1,35 milhes de toneladas de

biodiesel, em cerca de 40 unidades de produo. Isso corresponde a 90% da produo

mundial de biodiesel 28

.

A Alemanha se encontra em plena utilizao do biodiesel como combustvel,

sendo que atualmente ela pode ser considerada a maior produtora e consumidora desse

tipo de combustvel, responsvel por cerca de 42% da produo mundial. Sua produo

feita a partir da colza, produto utilizado principalmente para nitrogenizao do solo. O

17

leo distribudo de forma pura, isento de mistura ou aditivos, para a rede de

abastecimento de combustveis composta por cerca de 1700 postos29

.

A utilizao nos EUA comea a generalizar-se a partir da motivao americana

em melhorar a qualidade do meio ambiente, com vrias iniciativas, entre elas o

programa intitulado de Programa Ecodiesel. A proporo de mistura do biodiesel ao

leo diesel que tem sido mais cogitada a de 20%, chamada de EcoDiesel B20 13

,

possuindo atualmente 53 plantas de biodiesel com capacidade de 1,18 milho de t/ano.

Na Argentina a aprovao pelo Congresso de uma lei (Decreto Governamental

129/2001) isentando de impostos por 10 anos toda a cadeia produtiva do biodiesel teve

por consequncia o preo baixo das oleaginosas, no inicio da dcada de 2000. Embora,

na Argentina, a produo de biocombustveis continua em uma etapa virtualmente

artesanal, a implantao de vrias fbricas de biodiesel comprova o interesse dos

usurios pelos combustveis alternativos, entre as indstrias encontram-se as de leos e

petroleiras de maior faturamento no pas, que j consideraram projetos prprios para a

produo de biodiesel. A capacidade prevista pelo total da usinas a instalar de 3,1

milhes de toneladas anuais.

2.7. Matrias Primas Para a Produo de Biodiesel

2.7.1. leos e Gorduras

leos e gorduras so conhecidos como triacilglicerdeos, ou seja, tristeres

formados a apartir de trs molculas de cidos graxos superiores e uma molcula do

propanotriol (conhecido como glicerina)30

.

Os leos so, em geral, grandes fontes de triglicerdeos disponveis para a

produo de biodiesel, entre eles, os leos de soja, girassol, canola, palma, milho, que

so bem conhecidos e vem sendo descritos em diversos trabalhos 21, 31-33

.

Os cidos graxos so cidos orgnicos lineares que diferem pelo nmero de

carbonos, e tambm pela presena e quantidades de insaturaes (ligaes duplas entre

os tomos de carbono) em sua cadeia hidrofbica, ou ainda pela presena de algum

grupo funcional na cadeia carbnica. Os cidos graxos sem ligaes duplas so

conhecidos como saturados e aqueles que as possuem so chamados de insaturados ou

18

poli-insaturados (uma ou mais duplas ligaes, respectivamente). A distino entre

gorduras e leos est baseada nas suas propriedades fsicas. Na temperatura ambiente,

as gorduras so slidas e os leos so lquidos 34

.

Existem diversos cidos graxos de ocorrncia natural, sendo alguns

exemplificados na Figura 5. A Tabela 2 apresenta a composio tpica de alguns leos e

gorduras, em termos de cidos graxos 34

.

Figura 5. Exemplos de cidos graxos de ocorrncia natural 35

.

Tabela 2.Composio tpica de alguns leos e gorduras, em cidos graxos 34, 36

.

19

2.7.2. Principais Matrias Primas Utilizadas no Brasil

O grande destaque do Brasil na produo de biodiesel encontra-se na sua grande

biodiversidade e produtividade de gros que podem ser utilizados na fabricao de leos

vegetais (soja, mamona, pinho-manso, girassol, canola, amendoim, dend, pequi,

macaba e outros). Isto se deve, em parte, sua dimenso continental, localizao em

uma regio tropical, pela existncia de recursos hdricos abundantes (22 a 24% da gua

doce do planeta), alm de imensas reas desocupadas. O desafio o do aproveitamento

das potencialidades regionais para a produo de biodiesel 15,37,38

.

O Brasil apresenta fontes variadas de extrao do leo vegetal com potencial

para produo de biodiesel. Na Tabela 3 so apresentadas algumas caractersticas da

gordura animal e de algumas oleaginosas com potencial de uso para fins energticos

(produtividade, ciclo econmico e rendimento de leo). Merecem destaque o dend, o

coco e o girassol em relao ao seu rendimento em leo por hectare. Tambm merece

ser comentada a cultura da mamona, pela resistncia seca e a soja pelo seu plantio em

abundncia, destacando-se a gordura animal em seu contedo de leo de 100% e

independncia da poca de colheita 37

.

Tabela 3. Caractersticas de algumas culturas de oleaginosas e gordura animal com

potencial de uso energtico 37, 38

.

Espcie Origem do

leo

Contedo

do leo(%)

*CME

(anos)

Meses de

colheita

Rendimento

(t.leo/h)

Gordura

animal

- 100 - - -

Dend amndoa 20 8 12 3,0 6,0

Soja gro 17 Anual 3 0,2 - 0,4

Coco fruto 55-60 7 12 1,3 1,9

Babau amndoa 66 7 12 0,1 0,3 Girassol gro 38-48 Anual 3 0,5 1,9

Colza/Canola gro 40-48 Anual 3 0,5 0,9 Mamona gro 43-45 Anual 3 0,5 0,9

Amendoim gro 40-43 Anual 3 0,6 0,8 Algodo gro 15 Anual 3 0,1 0,2

(*) CME: ciclo de mxima eficincia em anos

20

A obteno do leo vegetal, em geral, realizada utilizando mtodos fsicos e

qumicos sobre as sementes de oleaginosas atravs dos processos de prensagem e

extrao com solventes. Os leos vegetais crus contm impurezas, como cidos graxos

livres, que podem afetar negativamente a qualidade do leo e a estabilidade oxidao,

o que torna necessrio remov-los pelos processos de purificao e refino 39

.

De acordo com o Programa Nacional de Produo e Uso do Biodiesel (PNPB), o

pas no deve privilegiar rotas tecnolgicas, matrias-primas e escalas de produo

agrcola e agroindustrial. No entanto, a soja ainda a oleaginosa preponderante (Figura

6). Segundo a ANP, em 2010, as principais matrias-primas utilizadas na produo de

biodiesel foram: de leo de soja, de sebo, de leo de algodo e outros materiais graxos

39.

Figura 6 - Principais Matrias-Primas Utilizadas na Produo de Biodiesel no Brasil

em 2010 40

.

Normalmente por questes de reduo no custo de logstica de praxe as

unidades produtivas se localizarem prximas matria-prima. Embora o biodiesel possa

ser produzido com qualquer cido graxo, os leos vegetais so considerados a principal

matria-prima para produo de biodiesel. No entanto, nem todo importante estado

produtor de gros oleaginosos destaca-se na produo de leos vegetais (Figura 7) ou

mesmo de biodiesel.

21

Figura 7. Capacidade de Processamento de leos Vegetais, por Unidade da Federao,

2008 41

.

O Rio Grande do Sul produz soja, amendoim e classificado como o segundo

maior produtor brasileiro de girassol. Na safra 2007/2008, Gois ocupou o quarto lugar

na produo de gros com destaque para soja e algodo, e o terceiro lugar na produo

de biodiesel. O Mato Grosso destaca-se na produo nacional de gros de soja, girassol

e de algodo, sendo a terceira maior capacidade para esmagamento de oleaginosa (7,4

milhes de t/ano), e com quatro usinas de biodiesel. O Paran sedia a maior parte de

instalaes para produo de leos vegetais do Brasil, perfazendo um total de 10,5

milhes de t/ano. O Estado o primeiro produtor de oleaginosas sendo que os principais

gros cultivados so: soja, algodo e amendoim 41

.

As tendncias regionais das oleaginosas brasileiras so apresentadas na Figura 8.

As culturas da palma e do babau predominam no norte brasileiro; a soja, o girassol e o

amendoim nas regies sul, sudeste e centro-oeste do pas, e a mamona e o algodo so

predominantes na regio nordeste 41

.

22

Figura 8. Produo de leos vegetais e tendncias regionais brasileiras 42

.

Como j mencionado anteriormente, a matria-prima mais abundante para a

produo de biodiesel no Brasil o leo de soja, porm medidas governamentais tm

incentivado o uso de outras matrias-primas como a mamona e palma nas regies semi-

ridas nordestinas. No obstante, o elevado preo dos leos vegetais tem tornado o

biodiesel no-competitivo economicamente frente ao diesel de petrleo, sendo

necessrios programas e incentivos do governo. Combustveis alternativos ao diesel de

petrleo devem apresentar, alm de competitividade econmica, uma tcnica de

produo definida, aceitabilidade ambiental e disponibilidade 41

.

Alguns setores de movimentos sociais e ambientalistas so crticos severos em

relao nova tecnologia em pauta. Apontam como dados alarmantes os possveis

aumentos de desmatamentos, a expanso de monoculturas e de todos os problemas

decorrentes como a perda da biodiversidade, os prejuzos em relao soberania

alimentar, a elevao dos ndices de poluio provocados pelo aumento do uso de

insumos qumicos nas lavouras e uma maior vulnerabilidade do pequeno produtor 39

.

Uma das alternativas seria a reutilizao de leos e gorduras vegetais residuais

(OR) de processos de frituras de alimentos que tem se mostrado atraente, na medida em

que aproveita o leo vegetal como combustvel aps a sua utilizao na cadeia

alimentar, resultando assim num segundo uso, ou mesmo uma destinao alternativa a

um resduo alimentcio. A utilizao de rejeitos gordurosos economicamente e

23

ambientalmente mais vantajoso que o biocombustvel obtido a partir do leo vegetal

refinado por no competir com a alimentao humana e aproveitar um resduo

usualmente descartado no meio ambiente.

2.8. Utilizao do leo Residual para Produo de Biodiesel

2.8.1. Descarte do leo Residual

Alm dos leos e gorduras virgens, constituem tambm matria-prima para a

produo de biodiesel, os leos e gorduras residuais, resultantes de processamentos

domsticos, comerciais e industriais 13

. O processo de fritura pode ser definido como o

aquecimento do leo em temperaturas entre 160 e 220 C na presena de ar durante

longos perodos de tempo. Durante o processo de fritura ocorrem alteraes fsico-

qumicas no leo 43, 44

como:

Aumento da viscosidade e calor especfico;

Diminuio do nmero de iodo (nmero proporcional ao teor de insaturao);

Mudana na tenso superficial;

Mudana no aspecto (cor);

Aumento da acidez devido formao de cidos graxos livres;

Odor desagradvel (rano);

Aumento da tendncia do leo em formar espuma.

A reciclagem de resduos agrcolas e agroindustriais vem ganhando espao cada

vez maior, no simplesmente porque os resduos representam "matrias primas" de

baixo custo, mas principalmente porque os efeitos da degradao ambiental decorrente

de atividades industriais e urbanas esto atingindo nveis cada vez mais alarmantes.

Vrios projetos de reciclagem tm sido bem sucedidos.

Existem trs principais vantagens decorrentes da utilizao de leos residuais de

fritura como matria-prima para produo de biodiesel: a primeira, de cunho

tecnolgico, caracteriza-se pela dispensa do processo de extrao do leo; a segunda, de

cunho econmico, caracteriza-se pelo custo da matria-prima, pois por se tratar de um

resduo, o leo residual de fritura tem seu preo de mercado estabelecido; e a terceira,

de cunho ambiental, caracteriza-se pela destinao adequada de um resduo que, em

24

geral, descartado inadequadamente impactando o solo e o lenol fretico e,

consequentemente, a biota desses sistemas 34

.

Hoje segundo a ABIOVE 41

, so produzido no Brasil 4,8 bilhes de litros de

leo por ano para mercado nacional e cerca de 2,4 bilhes se destinam para fins

comestveis. No pas apenas 2,5 a 3,5% do leo vegetal comestvel descartado

reciclado. O Mercado anual de leo de fritura reciclado da ordem de 30 milhes de

litros, coletados para processo industrial ou reciclagem caseira.

No Brasil, parte do leo vegetal residual oriundo do consumo humano

destinado fabricao de sabes e, em menor volume, produo de biodiesel.

Entretanto, a maior parte deste resduo descartado na rede de esgotos, sendo

considerado um crime ambiental inadmissvel. A pequena solubilidade dos leos

vegetais na gua constitui como um fator negativo no que se refere sua degradao em

unidades de tratamento de despejos por processos biolgicos e, quando presentes em

mananciais utilizados para abastecimento pblico, causam problemas no tratamento da

gua 24

.

A produo de um biocombustvel a partir deste resduo traria inmeros

benefcios para a sociedade, pois haveria diminuio de vrios problemas relacionados

ao seu descarte, sendo que, alm destes benefcios, ainda haveria a possibilidade de

aumentar a produo e a utilizao de biocombustvel, como no caso o biodiesel,

diminuindo a emisso de gases de efeito estufa, contribuindo com o meio ambiente 39

.

Apesar de no haver, ainda, uma legislao especfica para descarte de leos,

consta no decreto federal n 3179, de 21 de setembro de 1999, artigo 41, pargrafo 1,

inciso V, a aplicao de multas de at R$ 50 milhes "a quem causar poluio de

qualquer natureza em nveis tais que resultem ou possam resultar em danos sade

humana, ou que provoquem a mortandade de animais ou a destruio significativa da

flora, atravs do lanamento de resduos slidos, lquidos ou gasosos ou detritos, leos

ou substncias oleosas em desacordo com as exigncias estabelecidas em leis ou

regulamentos" 20

.

O projeto de lei n 296, publicado no Dirio do Senado Federal em 2005,

estabelecia que devia constar no rtulo das embalagens de leo comestvel, advertncia

sobre a destinao correta do produto aps uso, mas foi vetado em 2007.

Cada litro de leo despejado no esgoto urbano tem potencial para poluir cerca de

um milho de litros de gua, o que equivale quantidade que uma pessoa consome ao

25

longo de quatorze anos de vida43

. Ao ser descartado desta maneira, h entupimento e

mal funcionamento das tubulaes, tornando necessrio o uso de produtos qumicos que

so txicos, o que implica danos ambientais. Alm disso, ao ser despejado nas redes de

esgoto, o leo encarece o tratamento de gua em at 45% 45

.

A presena deste material, alm de acarretar problemas de origem esttica,

diminui a rea de contato entre a superfcie da gua e o ar atmosfrico impedindo a

transferncia do oxignio da atmosfera para a gua, e tambm os leos e graxas em seu

processo de decomposio, reduzem o oxignio dissolvido elevando a DBO (Demanda

Bioqumica de Oxignio), causando alterao no ecossistema aqutico. A DBO

normalmente considerada como a quantidade de oxignio consumido durante um

determinado perodo de tempo, numa temperatura de incubao especfica. Um baixo

teor de oxignio dissolvido nas guas fatal para a vida que comprometida

diretamente quando jogamos um leo vegetal na pia da cozinha 45

.

Devido menor densidade do leo em relao gua, o leo fica na superfcie,

criando uma barreira que dificulta a entrada da luz e a oxigenao da gua, o que traz

danos a todos que pertencem quele habitat. Somado ao desequilbrio na vida marinha,

quando os leos residuais chegam aos cursos dgua, aumenta-se o efeito estufa, pois o

leo decomposto e libera gs metano, que 21 vezes mais poluente que o gs

carbnico devido a maior reteno de radiao solar. Quando so depositados no solo,

em depsitos clandestinos, ou at mesmo quando chegam aos cursos dgua e se

acumulam nas margens, estes resduos tm a capacidade de impermeabilizar o solo,

agravando os efeitos das enchentes 46

.

Os leos residuais de frituras apresentam grande potencial de oferta. Algumas

possveis fontes dos leos e gorduras residuais so: lanchonetes e cozinhas industriais,

indstrias onde ocorre a fritura de produtos alimentcios, os esgotos municipais onde a

nata sobrenadante rica em matria graxa, guas residuais de processos de indstrias

alimentcias 46

.

Para se ter uma idia, a fritura um processo que utiliza leos ou gorduras

vegetais como meio de transferncia de calor, cuja importncia indiscutvel para a

produo de alimentos em lanchonetes e restaurantes comerciais ou industriais a nvel

mundial. Em estabelecimentos comerciais, utilizam-se fritadeiras eltricas descontnuas

com capacidades que variam de 15 a 350 litros, cuja operao normalmente atinge

temperaturas entre 180 a 200 C. J em indstrias de produo de empanados,

26

salgadinhos e congneres, o processo de fritura normalmente contnuo e a capacidade

das fritadeiras pode ultrapassar 1000 litros. O tempo de utilizao do leo varia de um

estabelecimento para outro, principalmente pela falta de legislao que determine a

troca do leo usado 46

.

De um modo geral, o aproveitamento integrado de resduos gerados na indstria

alimentcia pode evitar o encaminhamento destes para aterros sanitrios, permitindo o

estabelecimento de novas alternativas econmicas e minimizando o impacto ambiental

do acmulo destes resduos.

2.8.2. Biodiesel a Partir de leo Residual

O biodiesel de leo residual apresenta vantagens sob o ponto de vista ecolgico,

em relao ao leo diesel derivado do petrleo e tambm em relao ao biodiesel

produzido a partir de outros leos. Em comparao com o diesel, o ster de OR possui a

vantagem de no emitir, na combusto, compostos de enxofre, responsveis pela chuva

cida, alm de ser rapidamente biodegradvel no solo e na gua.

Apesar do biodiesel de leo de fritura ser de um leo parcialmente oxidado,

apresenta caractersticas bastante semelhantes aos steres oriundos de leos refinados. A

Tabela 4 traz as especificaes do leo diesel e do biodiesel. Atravs dela possvel

perceber a semelhana das caractersticas, o que justifica que a adio de biodiesel,

como para o B20, no requer adaptaes nos atuais motores do ciclo diesel 16

.

27

Tabela 4. Especificaes do leo diesel e do biodiesel do leo de frituras 47

.

Caractersticas leo Diesel Biodiesel

Massa Especfica 15 C (Kg m-3

) 0,85 0,89

Ponto inicial de destilao (C) 189 307

10% (C) 220 319

20% (C) 234 328

50% (C) 263 333

70% (C) 286 335

80% (C) 299 337

90% (C) 317 340

Ponto final de destilao (C) 349 342

Aromticos 31,5 nd

Carbono (%) 86,0 77,4

Hidrognio (%) 13,4 12,0

Oxignio (%) 0,00 11,2

Enxofre (%) 0,30 0,03

ndice de cetano 46,1 44,6

Nmero de cetano 46,2 50,8

Valor calrico (MJ Kg-1

) 42,3 37,5

A diferena de propriedades entre o diesel e os leos vegetais resulta

principalmente da diferena molecular entre esses dois grupos de substncias. O diesel

constitudo de hidrocarbonetos com nmero mdio de carbonos em torno de quatorze 48

.

Os leos vegetais so tristeres da glicerina, ou seja, produtos naturais da condensao

da glicerina com cidos graxos, cujas cadeias laterais tm nmeros de carbonos

variando entre dez e dezoito, com valor mdio de quatorze a dezoito para os tipos de

leos mais abundantes. Alm do grupo funcional e do tipo de ster, os leos vegetais

possuem peso molecular cerca de trs vezes maior que o diesel.

A Tabela 5 resume as propriedades complementares atribudas ao biodiesel

comparadas ao leo diesel convencional.

28

Tabela 5. Propriedades complementares atribudas ao biodiesel em comparao ao leo

diesel comercial 49

.

Caractersticas Propriedades complementares

Caractersticas

qumicas

apropriadas

Livre de enxofre e compostos aromticos, alto nmero de cetanos,

ponto de combusto apropriado, excelente lubricidade, no txico e

biodegradvel.

Menos poluente Reduz sensivelmente as emisses de (a) partculas de carbono

(fumaa), (b) monxido de carbono, (c) xidos sulfricos e (d)

hidrocarbonetos policclicos aromticos

Economicamente

competitivo

Complementa todas as novas tecnologias do diesel com desempenho

similar e sem a exigncia da instalao de uma infraestrutura ou

poltica de treinamento

Reduz

aquecimento

global

O gs carbnico liberado ab