Uma Realidade no Brasil - Escola de Química da UFRJ

Uma Realidade no BrasilUma Realidade no Brasil

Prof. Donato Arandawww.greentec-ufrj.com

Rio de JaneiroJulho, 2005

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Soja,Soja,Sebo,Sebo,AlgodãoAlgodão

PalmaPalmaMamonaMamona

GirassolGirassolNaboNabo

ForrageiroForrageiro

CanolaCanola

BabaBabaçúçú

AmendoimAmendoimCreate PDF with GO2PDF for free, if you wish to remove this line, click here to buy Virtual PDF Printer

DIESEL XDIESEL X ÓÓLEOS E GORDURASLEOS E GORDURAS

HH33CC--CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22--COCHCOCH22

HH33CC--CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22--COCHCOCH

HH33CC--CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22--CHCH33

ÓÓleos e Gordurasleos e Gorduras -- TriglicerTrigliceríídeosdeos

DieselDiesel -- HidrocarbonetosHidrocarbonetos

DIESEL XDIESEL X ÁÁCIDOS GRAXOSCIDOS GRAXOS

HH33CC--CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22--CC

HH33CC--CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22--CHCH33

ÁÁcidos Graxoscidos Graxos –– áácido orgânicocido orgânico

DIESEL X BIODIESELDIESEL X BIODIESEL

HH33CC--CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22--COCCOC22HH55

Biodíesel Etílico

Biodíesel Metílico

H3C-CH2- CH2- CH2- CH2- CH2- CH2- CH2- CH2- CH2- CH2- CH2- CH2- CH2- CH2-CH3

BiodieselBiodiesel –– ÉÉster Etster Etíílico oulico ou MetMetíílicolico

BIODIESEL ETBIODIESEL ETÍÍLICO, IDAHO/USALICO, IDAHO/USA

BIODIESEL ETBIODIESEL ETÍÍLICOLICO –– IDAHO, USAIDAHO, USA

QUQUÍÍMICA DOSMICA DOS ÓÓLEOS VEGETAISLEOS VEGETAIS

HH33CC--CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22--COOHCOOH

ÁÁcido Palmcido Palmííticotico

MolecularmenteMolecularmente:: ÉÉsteres Formados entresteres Formados entre ÁÁcidos Graxos e o Glicerolcidos Graxos e o Glicerol

HH33CC--((CH=CHCH=CH))00--(CH(CH22))1616--COOHCOOH ⇒⇒ ÁÁcido Estecido EsteááricoricoHH33CC--((CH=CHCH=CH))11--(CH(CH22))1414--COOHCOOH ⇒⇒ ÁÁcidocido OleicoOleicoHH33CC--((CH=CHCH=CH))22--(CH(CH22))1212--COOHCOOH ⇒⇒ ÁÁcidocido LinolêicoLinolêicoHH33CC--((CH=CHCH=CH))33--(CH(CH22))1010--COOHCOOH ⇒⇒ ÁÁcidocido LinolênicoLinolênico

HH22CC--OHOH||

HCHC--OH GlicerolOH Glicerol||

HH22CC--OHOH

A SOJAA SOJA

HH33CC--CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH==CHCH--CHCH--CHCH==CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22--COC2H5COC2H5

Biodiesel Etílico de soja

Ésteres Linoleicos

FosfolipFosfolipíídeosdeos, Insaponific, Insaponificááveisveis

DENDÊ (PALMA)DENDÊ (PALMA)

HH33CC--CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CH2CH2--CH2CH2--CH2CH2--CH2CH2-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22--COC2H5COC2H5

Biodiesel Etílico de Palma

ÉÉsteressteres OleicosOleicos e Palme Palmííticosticos

CarotenosCarotenos ee TocoferTocoferóóisis

HH33CC-- CHCH22 CHCH22 -- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CH=CHCH=CH-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22--COCHCOCH33

O SEBOO SEBO

Ácidos Graxos LivresÁcidos Graxos Saturados

1 9 9 5 1 9 9 6 1 9 9 7 1 9 9 8 1 9 9 9 2 0 0 0 2 0 0 1 2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5

T a l l o w /B r a z i l - U S $ / t o n

MAMONAMAMONA

ÉSTER RICINOLEICO OU HIDRÓXI-OLEICO

HH33CC--CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CH=CHCH=CH-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22-- CHCH22--COCHCOCH33

biodiesel metílico de mamona

Desafio: Viscosidade, processamentoCreate PDF with GO2PDF for free, if you wish to remove this line, click here to buy Virtual PDF Printer

BIODIESEL DEBIODIESEL DE ÓÓLEO DE FRITURALEO DE FRITURA

HCO-ácido graxo 2

CH2O-O-C-(CH2)7-CH=CH-CH-(CH2)6-CH3 ácido graxo 3

CH2O-ácido graxo 1H2O

Rancidez Hidrolítica ácido graxo 1

O2Rancidez Oxidativahidroperóxidos eoutros produtos

hidrocarbonetos, aldeídos,cetonas, furanos, ácidos

carboxílicos, etc.

voláteis não voláteis

monômeros cíclicos e não cíclicos,dímeros, trímeros e compostos de

alta massa molecular

Projeto PetrobrProjeto Petrobrááss--UFRJUFRJ--McMc DonaldsDonalds -- 20002000Create PDF with GO2PDF for free, if you wish to remove this line, click here to buy Virtual PDF Printer

FFÁÁBRICA DE BIODIESEL DEBRICA DE BIODIESEL DE ÓÓLEOS DELEOS DEFRITURA, MONTANA/USAFRITURA, MONTANA/USA

FFÁÁBRICA DE BIODIESEL VISITADABRICA DE BIODIESEL VISITADAPELO PRES. BUSH, VIRGINIA/USAPELO PRES. BUSH, VIRGINIA/USA

BORRASBORRAS ÁÁCIDASCIDASÁcidos Graxos extraídos dos óleos vegetais brutos no refino

AGROPALMA, BELAGROPALMA, BELÉÉMM--PA, ABRIL/2005PA, ABRIL/2005

Patente: D. A. G. Aranda e O. A. C. Antunes; PI0301103-8, 2003.D. A. G. Aranda e O. A. C. Antunes, WO2004096962, 2004.

ThreeThree--AA ProcessProcess((ArandaAranda, Antunes &, Antunes & AgropalmaAgropalma))

PatentedPatented byby FederalFederal UniversityUniversity of Rio de Janeiroof Rio de JaneiroCreate PDF with GO2PDF for free, if you wish to remove this line, click here to buy Virtual PDF Printer

REAREAÇÇÃO DE ESTERIFICAÃO DE ESTERIFICAÇÇÃO (ÃO (ÁÁCIDOSCIDOSGRAXOS)GRAXOS)

Catalisador = ácidos fortes

H3CH3C--(CH2)16(CH2)16--COOH + C2H5OHCOOH + C2H5OHCatCat⇒⇒

⇒⇒ H3CH3C--(CH2)16(CH2)16 –– CC –– OCH2CH3 + H2OOCH2CH3 + H2O

OO////

100 kg100 kg áácido graxo + 16 kg de etanolcido graxo + 16 kg de etanol →→

→→ 110 kg biodiesel + 6 kg110 kg biodiesel + 6 kg ááguagua

((áácido)cido) ((áálcool)lcool)

((ééster)ster) ((áágua)gua)

PROCESSO BPROCESSO BÁÁSICOSICO --TRANSESTERIFICATRANSESTERIFICAÇÇÃOÃO

Apesar do processo de transesterificação metílica ser dominado e aplicadoem grande escala mundialmente, o Brasil, pela sua vocação e condições, está

definindo como rota brasileira a rota etílica, inclusive valendo-se daexperiência do Proálcool

Glicerina

BiodieselPRESSÃO ATMOSFÉRICA

40º - 70 ºC 40 – 70 MIN

KOH, NaOH, OUTROS

100 kg

(álcool)

(éster)15 kg

(éster)

105 kg

(álcool)Catalisador

Reação Química

Metanolou

Etanol

Óleo Vegetal

Carbono NãoCarbono Não--FFóóssil:ssil: 80% menos poluente80% menos poluente..

Vantagens do BiodieselVantagens do Biodiesel

Enxofre:Enxofre: 1.000 vezes menor1.000 vezes menor..

Maior LubricidadeMaior Lubricidade do Motordo Motor..

SeguranSegurançça no manuseio:a no manuseio: menos volmenos voláátiltil eemenos tmenos tóóxicoxico que o sal de cozinha.que o sal de cozinha.

Emissões de Particulados e CO:Emissões de Particulados e CO: 50 % menor50 % menor..

Vantagens do BiodieselVantagens do Biodiesel

Dispensa qualquer tipo de conversão do motor.Dispensa qualquer tipo de conversão do motor.

Consumo de CombustConsumo de Combustíível:vel: similarsimilar..

Biodegradabilidade: Equivalente ao aBiodegradabilidade: Equivalente ao açúçúcar.car.

ÍÍndice dendice de CetanaCetana (qualidade da queima: 25 a(qualidade da queima: 25 a50 % maior).50 % maior).

Aspectos ReacionaisAspectos Reacionais

OsOs áácidos graxos são muito mais saponificcidos graxos são muito mais saponificááveisveisque osque os triglicertrigliceríídeosdeos..Maioria dos processos estabelece acidezMaioria dos processos estabelece acidezmmááxima de 0,1 %.xima de 0,1 %.Necessidade de um prNecessidade de um préé--refino dosrefino dos óóleos brutos.leos brutos.OuOu prpréé--esterificaesterificaççãoão dosdos áácidoscidos--graxos.graxos.

Ácido Graxo + Álcool ------> Biodiesel + ÁguaEsterificação:

Cat = ÁcidoCreate PDF with GO2PDF for free, if you wish to remove this line, click here to buy Virtual PDF Printer

TRANSESTERIFICATRANSESTERIFICAÇÇÃO VS. SAPONIFICAÃO VS. SAPONIFICAÇÇÃO,ÃO,QUESTÃO DE RENDIMENTOQUESTÃO DE RENDIMENTO

0 10 20 30 40 50

Saponificação

Transesterificação

Tem po (m in)

ProcessoProcesso

ÓleoBruto

Refino

Esterificação

TransesterificaçãoX > 98%

Decantação

Centrifugação

Biod, EtOH, H2OMon,Di,Tri, Glicer

Glicer,Cat, EtOH,Demais Impurez. Segregar Neutraliz Lavar Destilar

Recuper.EtOH

LavagemGlicerol Secar Destilar

EtOH Exc.Cat.

ConfiguraConfiguraççõesões

> 40.000> 40.000 ton/anoton/ano àà Plantas ContPlantas Contíínuasnuas< 15.000< 15.000 ton/anoton/ano àà Plantas BateladasPlantas Bateladas

Respectivamente,Respectivamente,Reatores em cascata ou reatoresReatores em cascata ou reatoresintermitentes.intermitentes.

PROCESSO BATELADAPROCESSO BATELADA

DiferenDiferençças na separaas na separaçção de fasesão de fases

Metílico Etílico

30 minutos após a reação

Biodiesel

Glicerol

DiferenDiferençças na separaas na separaçção de fasesão de fases

Metílico Etílico

12 horas após a reação

BiodieselGlicerol

Diagramas TernDiagramas TernááriosriosA 30 °C

Metílico Etílico

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00

1.00 0.0

biodiesel

ZAxis YAxis

X Axis

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00

1.00 0.0

Gráfico ternário de soja em temperatura 30

%biodieselsoja

%etanol

% glicerol

AgropalmaAgropalma

O CACHO

ÓÓleo deleo de

Palmiste BrutoPalmiste Bruto

ÓÓleo deleo de

Palma BrutoPalma Bruto

Cacho de FrutoCacho de FrutoFrescoFresco

ÓÓleo de Palmaleo de Palma

ÓÓleo de Palmisteleo de Palmiste

O FRUTO DA PALMAO FRUTO DA PALMA

BrazilianBrazilian BiodieselBiodiesel ProgramProgram ––December/04December/04

BrazilianBrazilian BiodieselBiodiesel ProgramProgram

2005: B22005: B2 startsstarts.. MandatoryMandatory at 2008at 2008 –– AllAll thethecountrycountry

2013: B52013: B5 mandatorymandatory –– AllAll thethe countrycountry

LOW FEDERAL TAXES FOR SOCIALLOW FEDERAL TAXES FOR SOCIALPROJECTS AND POOR REGIONSPROJECTS AND POOR REGIONS

Patent: D. A. G. Aranda and O. A. C. Antunes; PI0301103-8, 2003.D. A. G. Aranda and O. A. C. Antunes, WO2004096962,

AgropalmaAgropalma, Bel, Beléémm--PA,PA, April/2005April/2005

CATALISADOR IDEALCATALISADOR IDEAL

§ CatalisadorHeterogêneo§ Não forma sabão§ É reutilizável§ Fácil de separar§ Evita etapa de

neutralização ÁÁcidocido NiNióóbicobico(CBMM)(CBMM)

Patent: D. A. G. Aranda and O. A. C. Antunes; PI0301103-8, 2003.D. A. G. Aranda and O. A. C. Antunes, WO2004096962, 2004.

AgropalmaAgropalma, Bel, Beléémm--PA,PA, April/2005April/2005

LABORATLABORATÓÓRIORIO§§ ImportantImportantííssimo:ssimo: controle de qualidade/Laboratcontrole de qualidade/Laboratóóriorio§§ Principais Problemas PossPrincipais Problemas Possííveis: Resveis: Resííduo deduo de ÁÁlcool,lcool,

áágua,gua, glicerol, glicerglicerol, gliceríídeos, Na,K, e estabilidadedeos, Na,K, e estabilidade ààoxidaoxidaççãoão

CONCLUSÕESCONCLUSÕES

§ Qualquer MP graxa (óleos ou gorduras) épassível de transformação em biodiesel. Oetanol será empregado sem maioresproblemas.

§ A viabilidade dos processos depende docusto da MP e do rendimento em biodiesel.

§ Produzir biodiesel especificado e com altorendimento exige ENGENHARIA &ENGENHARIA &EXPERIÊNCIAEXPERIÊNCIA.

““Atualmente, os combustAtualmente, os combustííveis fveis fóósseis sãosseis sãoresponsresponsááveis pela maior parte da malhaveis pela maior parte da malhaenergenergéética do setor de transportes.tica do setor de transportes.Entretanto, os combustEntretanto, os combustííveis renovveis renovááveisveisserão cada vez mais empregados,serão cada vez mais empregados,caminhandocaminhando--se assim para uma substituise assim para uma substituiççãoãoprogressiva .progressiva .””

RudolfRudolf Diesel, 1912Diesel, 1912

Obrigado !Obrigado !

“Todas as coisas cooperam para o bem daqueles que amam a Deus” Rm 8,28Create PDF with GO2PDF for free, if you wish to remove this line, click here to buy Virtual PDF Printer

Uma Realidade no Brasil - Escola de Química da UFRJ

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