BIODIESEL
Cummins Brasil LTDA
26 de Junho de 2007
Luis Chain Faraj
Agenda
qDefinição de BiodieselqBiodiesel : Metanol x EtanolqMatéria Prima – OleaginosasqCadeia de Produção de BiodieselqCapacidade de Produção de BiodieselqSelo Combustível SocialqEspecificação do BiodieselqPrincipais Desafios TécnicosqProjeto de Biodiesel - CumminsqCronograma de Implementação no BrasilqRequerimentos Básicos
qDefinição de Biodiesel
Definição de Biodiesel
+TRANSESTERIFICAÇÃO
+
IMPORTANTE: Óleo in natura ou álcool não são biodiesel
•O biodiesel é obtido através da reação de óleos vegetais ou gordura animal com álcool , na presença de catalisador em um processo conhecido como transesterificaçao.
100 Kg + 10 Kg 10 Kg+100 Kg
ÓLEO VEGETAL
ETANOL OU
METANOL BIODIESELGLICERINA
Processo
Óleo Bruto
Biodiesel
Glicerina
qBiodiesel - Metanol x Etanol
Metanol vs Etanol
§Gás natural, petróleo, madeira, resíduos agrícolas e até bagaço de cana (biometanol)
§Venenoso
§Consumo de metanol no processo de tranesterificação é significativamente menor
§Mais Barato
§Mais reativo
§Tempo de reação < Etanol
§Maior risco de incêndios (mais volátil)
§Chama invisível
§Cana-de-açucar
§Não é tóxico
§100% Renovável
§Produz biodiesel com maior indice de cetano e maior lubricidade se comparado a rota metílica
§Requer mais volume
§Maior Disponibilidade
§Os ésteres etílicos possuem maior afinidadecom a Glicerina, dificultando a separação
§Possui azeotropia, dificultando a desidratação
Metanol Etanol
qMatéria Prima - Oleaginosas
BIODIESELBiodiesel - Principais oleaginosas:
ALGODÃO
BIODIESELBiodiesel - Principais oleaginosas:
GERGELIM
BIODIESELBiodiesel - Principais oleaginosas:
GIRASSOL
BIODIESELBiodiesel - Principais oleaginosas:
COLZA
BIODIESELBiodiesel - Principais oleaginosas:
BABAÇU
BIODIESELBiodiesel - Principais oleaginosas:
PALMA
BIODIESELBiodiesel - Principais oleaginosas:
MAMONA
BIODIESELBiodiesel - Principais oleaginosas:
SOJA
Características de Culturas Oleaginosas
qCadeia de Produção de Biodiesel
Cadeia de Produção do Biodiesel
Óleo Bruto
GrãosDistribuidoras
BioDiese l
GlicerinaGlicerinaMetanol Metanol o Etanolo Etanol
BioDiesel
• Gera desenv. agrícola
• Requer desenv. tecnológico
• Requer desenvolv. em logística
• Requer desenv. em comunicação
Agricultor Industria de Óleos Vegetais
ProdutorBiodiesel
Distribuidoras Combustível Postos de
Combustível
Consumidor
B2 – B5
Óleo
Vegetal
Torta
qCapacidade de Produção de Biodiesel
30,780,05133,077,881 32,990,598 34,152,861
38,252,266 38,396,429 38,660,360
-
5,000,000
10,000,000
15,000,000
20,000,000
25,000,000
30,000,000
35,000,000
40,000,000
Vo
lum
e (m
3)
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
Produção de Diesel
Brasilia(DF)
Amazonas
Roraima
Região NorteRegião NordesteRegião Centro-OesteRegião SudesteRegião Sul
3.42 Bi Litros 5.28 Bi
Litros
16.58 Bi Litros
7.38 Bi Litros
4.08 Bi Litros
45.1%
9.3%
11.1%
14.4%
20.1%
Consumo de Diesel no Brasil
2006 - 36.7 Bi Litros
Brasilia(DF)
Amazonas
Roraima
Região NorteRegião NordesteRegião Centro-OesteRegião SudesteRegião Sul
68.4 Mi Litros 105.6 Mi
Litros
331.5 MiLitros
147.6 MiLitros
81.6 Mi Litros
45.1%
9.3%
11.1%
14.4%
20.1%
Necessidade de Biodiesel no Brasil
B2 - 734.6 Mi Litros
MAMONAPALMA
SOJASOJA
Empresa Local CNPJ Capacidade Autorizada (m³/dia)
*Capacidade Annual Estimada (10m³/ano)
Agropalma Bélem/PA 83663484/0001-86 80 24
Agrosoja Sorriso / MT 36.934.032/0001-01 80 24
Barralcóol Barra do Bugres/MT 33.664.228/0001-35 166,7 50
Biocapital Charqueada/SP 07814533/0001-56 186 55,8
Binatural Formosa/GO 07.113.559/0001-77 30 9
Biolix Rolândia/PR 05794956/0001-26 30 9
Biopetrosul Taubaté/SP 04182260/0001-86 21,3 6,39
Brasil Ecodiesel Floriano/PI 05.799.312/0001-20 135 40,5
Brasil Ecodiesel Crateús/CE 05799312/0002-01 360 108
Brasil Ecodiesel Porto Nacional / TO 05.799.312/0008-05 360 108
Brasil Ecodiesel São Luis / MA 05.799.312/0010-11 360 108
Brasil Ecodiesel Iraquara/BA 05.799.312/0006-35 360 108
Brasil Ecodiesel Rosário do Sul / RS 05.799.312/0009-88 360 108
Caramuru São Simão / GO 00.080.671/0003-71 375 112,5
Dhaymers Taboão da Serra/SP 53048369/0001-30 26 7,8
Fertibom Catanduva/SP 00191202/0001-68 40 12
Fusermann Barbacena/MG 06.948.795/0001-40 30 9
Granol Anápolis/GO 50290329/0026-60 333,3 100
Granol Campinas/SP 50290329/0063-05 133 39,9
IBR Simões Filho/BA 02392616/0001-80 65 19,5
NUTEC Fortaleza/CE 09416789/0001-94 2,4 0,72
Oleoplan Veranópolis / RS 88676127/0002-57 327 98,1
Ouro Verde Rolim de Moura/RO 08.113.788/0001-54 17 5,1
PonTe di Ferro Taubaté/SP 02.556.100/0003-77 90 27
PonTe di Ferro Manguinhos/RJ 02566100/0004-58 160 48
Renobras DomAquino/MT 03357802/0001-41 20 6
Soyminas Cássia/MG 03495312/0001-01 40 12
Usibio Sinop / MT 08.318.351/0001-57 20 6
Total 876
*300 dias de operação
Capacidade Autorizada de Plantas de Produção de Biodiesel
-
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
Vo
lum
e (m
3)
Jane
iro
Feve
reiro
Março
Abril
MaioJun
hoJu
lho
Agos
to
Setem
bro
Outubro
Novem
bro
Dezem
bro
Produção de Biodiesel (B100)
2005 2006 2007
2005 - 736K litros2006 - 68.5 Milhões de Litros2007 - 72.4 Milhões de Litros
Produção de Biodiesel B100 por Produtor
2005 2006 2007Agropalma 510 2,421 2,137 Biolix 26 100 12 Brasil Ecodiesel (CRATEUS) - 1,954 10,946 Brasil Ecodiesel (FLORIANO) 151 28,604 9,814 Brasil Ecodiesel (IRAQUARA) - 4,210 12,172 Brasil Ecodiesel (TERESINA) 6 - - FERTIBOM - 362 327 GRANOL (ANÁPOLIS) - 10,108 30,896 GRANOL (CAMPINAS) - 20,435 - NUTEC - 2 - RENOBRAS - 13 - SOYMINAS 44 311 50 BIOCAPITAL - - 6,079 IBR - 28 - TOTAL 736 68,548 72,433
m3
qSelo de Combustível Social
Selo Combustível Social
Concedido pelo ministério do Desenvolvimento Agrário aos produtores de Biodiesel que gerem empregos e renda para os agricultores familiares enquadrados nos critérios do Pronaf.Por meio do Selo de Combustível Social, o produtor de Biodiesel terá redução de Tributos Federais bem como acesso a melhores condições de financiamento.
Produtores de Biodiesel com SeloCombustível Social§Granol - Anápolis/GO§Granol - Campinas/SP§Soyminas - Cássia MG§Biocapital - Charqueada/SP§Fertibom - Catanduva/SP§Cia Refinadora da Amazônia§Brasil Biodiesel - Crateus/CE§Brasil Biodiesel - Floriano/PI§Brasil Biodiesel - Iraquara/BA§IBR Inoquímica do Brasil Ltda§Barra Álcool - Barra do Bugre/MT§Ponte di Ferro - Taubaté/SP§Oleoplan - Veranópolis/RS
qEspecificação do Biodiesel
Especificação de Biodiesel B100
ABNT NBR ASTM D EN/ISO Aspecto - LII (1) - - -
Massa específica a 20ºC kg/m3 Anotar (2) 7148, 14065 1298, 4052 - Viscosidade Cinemática a 40°C, mm2/s Anotar (3) 10441 445 EN ISO 3104
Água e sedimentos, máx. (4) % volume 0,050 - 2709 - Contaminação Total (6) mg/kg Anotar - - EN 12662
Ponto de fulgor, mín. °C 100,0 14598 93 EN ISO3679 Teor de éster (6) % massa Anotar - - EN 14103
Destilação; 90% vol. recuperados, máx. °C 360 (5) - 1160 -Resíduo de carbono dos 100% destilados, máx. % massa 0,10 - 4530, 189 EN ISO 10370,
Cinzas sulfatadas, máx. % massa 0,020 9842 874 ISO 3987 Enxofre total (6) % massa Anotar - 4294, 5453 EN ISO 14596
Sódio + Potássio, máx mg/kg 10 - - EN 14108, EN14109 Cálcio + Magnésio (6) mg/kg Anotar - - EN 14538
Fósforo (6) mg/kg Anotar - 4951 EN 14107 Corrosividade ao cobre, 3h a 50°C, máx. - 1 14359 130 EN ISO 2160
Número de Cetano (6) - Anotar - 613 EN ISO 5165 Ponto de entupimento de filtro a frio, máx. °C -7 14747 6371 -
Índice de acidez, máx. mg KOH/g 0,80 14448 664 EN 14104 (8) Glicerina livre, máx. % massa 0,02 - 6584 (8) (9) EN 14105 (8) (9),EN 14106 (8) (9) Glicerina total, máx. % massa 0,38 - 6584 (8) (9) EN 14105 (8) (9) Monoglicerídeos (6). % massa Anotar - 6584 (8) (9) EN 14105 (8) (9)
Diglicerídeos (6) % massa Anotar - 6584 (8) (9) EN 14105 (8) (9) Triglicerídeos (6) % massa Anotar - 6584 (8) (9) EN 14105 (8) (9)
Metanol ou Etanol, máx. % massa 0,5 - - EN 14110 (8) Índice de Iodo (6) Anotar - - EN 14111 (8)
Estabilidade à oxidação a 110°C, mín h 6 - - EN 14112 (8)
RESOLUÇÃO ANP Nº 42, DE 24.11.2004 – DOU 9.12.2004 – RET. DOU 19.4.2005Especificação de Biodiesel B100
CARACTERÍSTICA UNIDADE LIMITE MÉTODO
RESOLUÇÃO ANP Nº 42, DE
24.11.2004
Europa EN14214
USA ASTM D6751 Metropolitano Interior
Aspecto - LII (1) NE NE 3,0 3,0 Massa específica a 20ºC kg/m3 Anotar (2) 0,86-0,9 NE 0,82-0,865 0,82-0,80
Viscosidade Cinemática a 40°C, mm2/s Anotar (3) 3,5-5,0 1,9 - 6,0 2,0-5,0 2,0-5,0 Água e sedimentos, máx. (4) % volume 0,050 NE 0,05 max 0,05 max 0,05 max
Água mg/kg NE <500 NE NE NE Contaminação Total (6) mg/kg Anotar <24 NE NE NE
Ponto de fulgor °C 100 min 101 min 130 min 38 min 38 min Teor de éster (6) % massa Anotar >96,5 NE NE NE
Destilação; 90% vol. recuperados °C 360 max (5) NE 360 max 360 max 370 maxResíduo de carbono dos 100% destilados % massa 0,10 max 0,03 max 0,05 max 0,25 max 0,25 max
Cinzas sulfatadas % massa 0,02 max 0,02 max 0,02 max 0,01 max 0,01 max
Enxofre total (6) % massa Anotar 0,01 maxS15 = 0,0015 max S500 = 0,05 max
0,05 0,20
Sódio + Potássio mg/kg 10 max 5 max 5 max NE NE Cálcio + Magnésio (6) mg/kg Anotar 5 max 5 max NE NE
Fósforo (6) mg/kg Anotar 10 max NE NE NE Fósforo % massa NE NE 0,001 max NE NE
Corrosividade ao cobre, 3h a 50°C, máx. - 1 1 1 1 1 Número de Cetano (6) - Anotar 51 min 47 min 42 min 42 min
Ponto de entupimento de filtro a frio, máx. °C -7 -5 NE -5 -5 Índice de acidez, máx. mg KOH/g 0,80 max 0,50 max 0,50 max NE NE Glicerina livre, máx. % massa 0,02 max 0,02 max 0,02 max NE NE Glicerina total, máx. % massa 0,380 max 0,250 max 0,240 max NE NE Monoglicerídeos (6). % massa Anotar <0,8 NE NE NE
Diglicerídeos (6) % massa Anotar <0,2 NE NE NE Triglicerídeos (6) % massa Anotar <0,4 NE NE NE Metanol ou Etanol % massa 0,5 max 0,2 max 0,2 max NE NE Índice de Iodo (6) Anotar 120 NE NE NE
Estabilidade à oxidação a 110°C h 6 min 6 min 3 min NE NE
DIESEL - RESOLUÇÃO ANP Nº 15, DE 17.7.2006
COMPARAÇÃO NORMAS DE BIODIESEL E DIESEL
CARACTERÍSTICA UNIDADE
ESPECIFICAÇÃO DE BIODIESEL B100
Resumo características principais§Glicerina total/livre : Indica a efetividade da reação de conversão
§Estabilidade a oxidação : Entupimento de filtros de combustível, falha prematura no sistema de injeção
§Ponto de entupimento : Temperatura na qual se cristaliza o combustível
§Índice de acidez : Alta acidez pode atacar borrachas de vedaçãoe mangueiras
§Fósforo : Fósforo pode envenenar o conversor catalítico, reduzindo a eficiência de conversão. Pode causar depósitos na cabeça do pistão, válvulas e injetores
§Potássio, Sódio : Abrasivos
§Cálcio, Magnésio : Excesso causa entupimento do particulatetrap (DPF)
§ Derivado de óleos vegetais ou gordura animal§ Estados Unidos : Soja§ Europa : Colza
§ Número de cetano maior que o diesel§ Lubricidade maior que o diesel§ Praticamente não contém enxofre§ Energia 10% menor que o diesel§ Maior viscosidade que o diesel§ Ponto de entupimento maior que o diesel
CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO BIODIESEL (B100)
qPrincipais Desafios Técnicos
§ Os maiores desafios técnicos com relação ao biodiesel são:§ Glicerina poderá causar carbonização dos bicos
injetores, entupimento do filtro de combustível e formação de sedimentos§ Resíduos da transesterificação podem causar
depósitos nos bicos injetores e/ou entupimento do filtro de combustível§ Álcool residual: compatibilidade com os elastômeros,
juntas e corrosão do sistema de injeção§ Estabilidade a oxidação
BIODIESEL
§ Os maiores desafios para utilização de misturas acima de B5 são:§ Qualidade do combustível§ Estabilidade a oxidação do combustível§ Contaminação (aumento de micróbios)§ Potencial aumento de NOx§ Eficiência do filtro de separação de água § Potencial aumento de diluição de diesel no óleo lubrificante § Ataque químico de mangueiras e vedações de borracha
nitrílica§ Possível impacto em sistemas de Pos Tratamento de gases
de escape (motores EURO 4)
BIODIESEL
QualidadeQualidade do do CombustCombustíívelvelqDiesel Oxidado
qEntupimento do filtro de combustível
q Formação de Depósitos
Depositos deOxidaçãoTeste de campo - B20
qAlta Acidez
qDepósito de verniz
q Corrosão
B20 com alta acidez: pitting nas engrenagens da bomba de engrenagens em teste de bancada
#2 Diesel
B20 de acordo com a especificação B20
Qualidade do CombustQualidade do Combustíívelvel
qAlta Acidez
q Depósito de verniz
High acid B20: Varnish deposits in bench test
#2 Diesel
B20 made with in-spec B100
Qualidade do CombustQualidade do Combustíívelvel
ImpactoImpacto emem materiaismateriais•Degradação de elastômeros (anéis de vedação de borracha natural e borracha nítrilica).
• Ataca peças de bronze, zinco, cobre, níquel, etc…
• Válvula de retorno da bomba de combustível Bosch
• Remoção da camada de zinco da válvula após 1 ano de operação em gerador Stand-by com B20 (300 horas):
B20 #2 Diesel
Impacto na diluição de combustível no óleo lubrificante do motor
§Diluição de diesel é mais acentuada em motores que utilizam pós-injeção.§Uso de biodiesel tende a acelerar o acumulo de combustível no óleo lubrificante do motor.§O acúmulo do biodiesel no óleo lubrificante pode afetar o pacote de aditivos ante desgaste.§As cinzas provenientes da queima do biodiesel são mais polares, resultando em melhor funcionamento do aditivo dispersante.
EFEITO DO BIODIESEL B20 NO DESEMPENHO DO MOTOR
DIESEL EURO2 X B20
0
50
100
150
200
250
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
ROTAÇÃO (RPM)
PO
TÊ
NC
IA (
hp
)
DIESEL EURO2
+/- 5%
B20
EFEITO DO BIODIESEL B20 NO DESEMPENHO DO MOTOR
DIESEL EURO2 X B20
0
100
200
300
400
500
600
700
800
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
ROTAÇÃO (RPM)
TOR
QU
E (
lb.ft
)
DIESEL EURO2
+/- 5%
B20
EFEITO DO BIODIESEL B20 NO CONSUMO DE COMBUSTÍVEL
DIESEL EURO2 X B20
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
ROTAÇÃO (RPM)
CO
NS
UM
O D
E C
OM
BU
ST
ÍVE
L (
lb/h
)
DIESEL EURO2
+/- 5%
B20
EFEITO DO BIODIESEL B20 NA EMISSÃO DE POLUENTES
-20%Fumaça
-16%MP (Material Particulado)
-3.9%CO (Monóxido de Carbono)
-20%HC (Hidróxido de Carbono)
+3%NOx (Oxido de Nitrogênio)
qProjeto de Biodiesel da Cummins
§ Desde Agosto de 2001 a Cummins permite a utilização de mistura B5 para uso em aplicações automotivas e fora de estrada, desde que o biodiesel utilizado na mistura esteja em conformidade com a norma ASTM D6751 ou EN14214. B5 é a mistura de 5% de biodiesel puro e 95% de diesel derivado do petróleo.
BIODIESELPioneirismo da Cummins
Meta e Premissas da Cummins no projeto de BiodieselqMetaqColaborar com o desenvolvimento sustentável do
país, através de uma causa ambiental
qPremissasqManter o excelente indíce de qualidade e confiabilidade dos
motores Cummins que hoje operam no mercado Brasileiro com o combustível diesel, ou seja, manter o índice de satisfação de nossos clientes.
qGarantir que os motores Cummins mantenham os índices de emissão de poluentes conforme a norma vigente no Brasil.
§ O programa de certificação e aprovação da Cummins no Brasil compreende :§ Ensaios de laboratório para análise de características
físico/químicas§ Testes de performance, emissões de gases e material
particulado§ Testes de durabilidade em dinamômetro§ Testes de durabilidade em campo
BIODIESEL
§ Testes de campo no Brasil – B5
§ Cummins já concluiu testes de certificação de Biodiesel B5 (ASTM D6751 ou EN14214 ) para toda a linha de motores.
§ Testes de campo já acumularam mais de 400.000 Kmsem ocorrência de falhas.
§ Próximo passo será conduzir teste de certificação com concentrações acima de 5%.
BIODIESEL
Testes em veículos com B20
§Programa de Testes§Caminhão : 400k Km§Ônibus : 100k Km§Gerador : 500 horas§ Industrial : 500 horas
Status dos testes de certificação B20
Caminhão
Ônibus
Gerador
Industrial
50000Km
100000 Km
150000Km
200000 Km
250000 Km
300000 Km
350000 Km
400000 Km
100horas
200horas
300horas
400horas
500horas
2007
2007 2008
2008
2007 2008
2007 2008
B100 – Mamona
B100 – Girassol
B100 – Soja
B100 – Gordura Animal
B20 – Mamona
B20 – Girassol
B20 – Soja
B20 – Gordura Animal
Análise do Biodiesel
Cronograma de Certificação de Biodiesel - Brasil
q2006qB5 aprovado para toda a linha de motores CumminsqIniciados testes com B20
q2007/2008 qAcompanhamento dos testes de campo e dinamômetro com
mistura B20
qJan/2009qCertificação de toda a linha de motores Cummins com
mistura B20
RequerimentosRequerimentos BBáásicossicos
Motor Capaz
QualidadeCombustível
Equipamento/Veículo Capaz
Qualidade MisturaEntrega
SUCESSO NAAPLICAÇÃO
B100 em conformidadec/ a especificação
B5/B20Usinas Certificadasp/ ANP
Somente motoresaprovados
Somente equipamentos/veículos aprovados
Requerimento daAplicação
BIODIESEL
§Portanto o programa de desenvolvimento de biodiesel é parte integrante da estratégia de negócios da Cummins no Brasil e no mundo, pois irá fortalecer o Agronegócio, utilizar energia renovável, gerar atividades na industria e no campo, bem como reduzir as emissões (CO –Monóxido de Carbono; UHC – Hidrocarbonetos não queimados) e material particulado.
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