produção de biodiesel - engenharia química unifesp
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO PAULO
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA
ALICE ANTUNES M. L. FERREIRA JARDIM
CAMILA MAEDO SANTOS
DEISE OCHI
MARCIA KAORU TAKIMOTO
HENRIQUE RODRIGUES OLIVEIRA
PRODUÇÃO DE BIODIESEL
DIADEMA 2011
ALICE ANTUNES M. L. FERREIRA JARDIM
CAMILA MAEDO SANTOS
DEISE OCHI
MARCIA KAORU TAKIMOTO
HENRIQUE RODRIGUES OLIVEIRA
PRODUÇÃO DE BIODIESEL
Relatório sobre a produção de biodiesel
apresentado à Universidade Federal de São
Paulo, como avaliação da unidade curricular
Processos Químicos Industriais do curso de
Engenharia Química.
Profª: Alessandra Pereira da Silva
DIADEMA 2011
ii
RESUMO
.
O presente relatório estuda a evolução e a atual produção de biodiesel no
Brasil e no mundo. Descreve fatos históricos relevantes, apresenta as vantagens e
desvantagens da produção, explica as diferentes rotas reacionais e a importância da
catálise, comenta sobre o controle de qualidade, analisa a evolução e a situação
atual da produção no mundo e no Brasil, compara a utilização das diferentes
matérias primas e descreve o processo de produção. Aprofundando-se mais um
pouco no Brasil, apresenta o plano nacional de produção e uso do biodiesel,
relaciona custo, preço e mercado para o biodiesel e prevê o comportamento e as
conseqüências da produção deste biocombustível no futuro. Conclui que a produção
de biodiesel se mostra promissora no mundo principalmente para a diminuição das
emissões de poluentes. No Brasil, é necessário se investir em pesquisas para a
utilização das outras muitas matérias primas disponíveis no país, a fim de se
conseguir atingir as metas de produção sem que a utilização somente da soja
produza um excesso de farelo, além de se possibilitar exportação de produtos
industrializados com valor agregado, ao invés de apenas matéria prima.
Palavras-chave: produção, biodiesel, histórico, estatísticas.
iii
SUMÁRIO
1 – INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 6
1.1 – DEFINIÇÃO DE BIODIESEL .............................................................. 6
1.2 – ASPECTOS HISTÓRICOS ................................................................. 8
1.3 – VANTAGENS E DESVANTAGENS .................................................. 10
2 – ROTAS REACIONAIS PARA A OBTENÇÃO DO BIODIESEL .......................... 12
2.1 – TRANSESTERIFICAÇÃO ................................................................ 12
2.2 – ESTERIFICAÇÃO ............................................................................. 13
2.3 – CRAQUEAMENTO ........................................................................... 13
2.4 - CATÁLISE ......................................................................................... 14
3 – CONTROLE DE QUALIDADE ............................................................................ 16
4 – PROCESSO DE PRODUÇÃO ............................................................................ 18
4.1 – DESCRIÇÃO DO PROCESSO ........................................................ 20
4.2 – BALANÇO DE MASSA ..................................................................... 25
5 – PRODUÇÃO DE BIODIESEL NO MUNDO ........................................................ 25
5.1 – EVOLUÇÃO E SITUAÇÃO ATUAL .................................................. 25
5.2 – MATÉRIA PRIMA ............................................................................. 31
6 – PRODUÇÃO DE BIODIESEL NO BRASIL ......................................................... 34
6.1 – PLANO NACIONAL DE PRODUÇÃO E USO DO BIODIESEL ........ 34
6.2 – MATÉRIA PRIMA ............................................................................. 36
6.3 – PRODUÇÃO ..................................................................................... 42
6.4 - CUSTO E PREÇO ............................................................................. 43
6.5 - MERCADO ........................................................................................ 45
7 - CONCLUSÃO ...................................................................................................... 47
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 48
iv
ÍNDICE DE ILUSTRAÇÕES
FIGURA 1: MATÉRIAS PRIMAS PARA BIODIESEL. ................................................. 7
FIGURA 2: COMPONENTES DO CUSTO DE PRODUÇÃO DE BIODIESEL. ............ 7
FIGURA 3: UTILIZAÇÃO DE ALGAS PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL. ............... 8
FIGURA 4: PORCENTAGEM DE REDUÇÃO NA EMISSÃO DE GASES
POLUENTES PELO B100 E B20. ............................................................................. 11
FIGURA 5: REAÇÃO DE TRANSESTERIFICAÇÃO. ................................................ 12
FIGURA 6: REAÇÕES DE HIDRÓLISE DE TRIGLICERÍDEOS E DE
ESTERIFICAÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS................................................................. 13
FIGURA 7: CRAQUEAMENTO DE UM TRIGLICERÍDEO. ....................................... 14
FIGURA 8: TESTES DE QUALIDADE DO BIODIESEL. ........................................... 17
FIGURA 9: PARÂMETROS IMPORTANTES NA ANÁLISE DE QUALIDADE. ......... 18
FIGURA 10: DIAGRAMA DE BLOCOS PARA A PRODUÇÃO DO BIODIESEL. ...... 19
FIGURA 11: FLUXOGRAMA PARA A PRODUÇÃO DO BIODIESEL. ...................... 19
FIGURA 12: PRENSA PARA EXTRAÇÃO DE ÓLEO. .............................................. 20
FIGURA 13: FILTRO UTILIZADO NA PURIFICAÇÃO DO ÓLEO EXTRAÍDO. ......... 21
FIGURA 14: SISTEMA DE PREPARO DO CATALISADOR. .................................... 22
FIGURA 15: REATOR DE TRANSESTERIFICAÇÃO. .............................................. 22
FIGURA 16: INTERIOR DO REATOR DE TRANSESTERIFICAÇÃO. ...................... 23
FIGURA 17: TORRE DE RECUPERAÇÃO DO ÁLCOOL. ........................................ 23
FIGURA 18: TANQUES DE EXTRAÇÃO LÍQUIDO-LÍQUIDO. ................................. 24
FIGURA 19: DESUMIDIFICADOR PARA PURIFICAÇÃO DO BIODIESEL. ............. 24
FIGURA 20: BALANÇO DE MASSA SIMPLIFICADO. .............................................. 25
FIGURA 21: EVOLUÇÃO DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL NO MUNDO. ............... 26
FIGURA 22: MATRIZ ENERGÉTICA MUNDIAL. ...................................................... 27
FIGURA 23: MAPA REPRESENTANDO A DISTRIBUIÇÃO DA PRODUÇÃO
MUNDIAL DE BIODIESEL EM 2009. ........................................................................ 27
FIGURA 24: GRÁFICO DA DISTRIBUIÇÃO DA PRODUÇÃO MUNDIAL EM 2009. 28
FIGURA 25: PRODUÇÃO DE BIODIESEL NA UNIÃO EUROPÉIA EM 2009. ......... 29
FIGURA 26: EVOLUÇÃO DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL NOS CINCO PAÍSES
MAIS PRODUTORES. .............................................................................................. 30
FIGURA 27: DISTRIBUIÇÃO DA PRODUÇÃO MUNDIAL DE POSSÍVEIS
MATÉRIAS PRIMAS. ................................................................................................ 31
v
FIGURA 28: DISTRIBUIÇÃO MUNDIAL DE MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADAS
PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL ......................................................................... 32
FIGURA 29: DISTRIBUIÇÃO DO USO DE MATÉRIAS PRIMAS NA UNIÃO
EUROPÉIA. ............................................................................................................... 33
FIGURA 30: DISTRIBUIÇÃO DE MATÉRIAS PRIMAS NO MUNDO. ....................... 33
FIGURA 31: DISTRIBUIÇÃO DE USINAS NO BRASIL. ........................................... 35
FIGURA 32: PRINCIPAIS MATÉRIAS PRIMAS PARA O BIODIESEL (2008-2010). 36
FIGURA 33: PRINCIPAIS MATÉRIAS PRIMAS PARA BIODIESEL NO ÚLTIMO
ANO. ......................................................................................................................... 36
FIGURA 34: RENDIMENTO DE OLEAGINOSAS. .................................................... 37
FIGURA 35: SAFRA DE 2009/2010 DE ALGUMAS OLEAGINOSAS. ...................... 38
FIGURA 36: OLEAGINOSAS DE ACORDO COM AS REGIÕES BRASILEIRAS. .... 39
FIGURA 37: PROGRAMA DE PRODUÇÃO SUSTENTÁVEL DE PALMA DE ÓLEO.
.................................................................................................................................. 40
FIGURA 38: O SEBO É A SEGUNDA MATÉRIA PRIMA MAIS UTILIZADA PARA
BIODIESEL NO BRASIL. .......................................................................................... 41
FIGURA 39: PRODUÇÃO DE BIODIESEL MÊS A MÊS (01/05 - 02/11). ................. 42
FIGURA 40: RELAÇÃO DO AUMENTO NA PRODUÇÃO COM A LEI 11.097. ........ 42
FIGURA 41: PRINCIPAIS ELEMENTOS NA COMPOSIÇÃO DO CUSTO DO
BIODIESEL. .............................................................................................................. 43
FIGURA 42: REDUÇÕES PARCIAIS OU TOTAIS DE TAXAS. ................................ 44
FIGURA 43: PREÇOS MÉDIOS PONDERADOS DO BIODIESEL NOS ÚLTIMOS
LEILÕES. .................................................................................................................. 45
FIGURA 44: PRODUÇÃO E EXPORTAÇÃO NO BRASIL. ....................................... 46
6
6
1 – INTRODUÇÃO
1.1 – DEFINIÇÃO DE BIODIESEL
Biodiesel é um combustível derivado de fontes renováveis, que substitui total
ou parcialmente o óleo diesel de petróleo, podendo ser utilizado puro ou misturado
ao diesel de petróleo. A mistura de 2% do biodiesel ao diesel comum resulta no B2,
assim por diante até o B100, que contem 100% de biodiesel. (biodieselbr.com)
Quimicamente, o biodiesel é classificado como ésteres lineares de ácidos
graxos (PARENTE, 2003) e pode ser obtido por meio de três diferentes processos: o
craqueamento, esterificação ou a transesterificação de triglicerídeos, sendo o último
o mais utilizado. Neste processo os lipídeos, gorduras de animais ou óleos vegetais,
taiscomo o de soja, dendê e girassol, entram em reação química com um álcool
sendo estimulada por um catalisador resultando em um éster, o biodiesel, e tendo
como subproduto a glicerina.
Além da glicerina, o processo de produção de biodiesel pode gerar outros
subprodutos interessantes que aumentam o seu valor agregado e são importantes
em outros fins comerciais, como por exemplo o farelo resultante da extração de óleo
de soja, muito utilizado em rações.
As principais matérias-primas do biodiesel atualmente são os óleos vegetais
e as gorduras animais. Verifica-se a maior utilização dos óleos por serem líquidos à
temperatura ambiente, enquanto o sebo nessa condição é sólido, logo para sua
utilização é necessário fazer um tratamento térmico. O biodiesel de sebo puro
também causa grandes complicações, quando a temperatura atinge menos de 15°C,
o biodiesel metílico de sebo congela e ocorre o mesmo como o biodiesel etílico
abaixo de 7°C (biodieselbr.com). Para solucionar o problema, produtores fabricam
combustível a partir de uma mistura de óleo e gordura ou utilizam aditivos. Na Figura
1 são mostradas algumas das matérias primas mais utilizadas para produção de
biodiesel, especificamente canola, coco, palma, pinhão-manso, girassol e soja.
Como pode ser visto na Figura 2, mais de 80% do preço de produção do biodiesel
costuma vir da matéria-prima, portanto pode-se dizer que a escolha da mesma é o
fator mais importante a ser levado em conta no planejamento da produção.
7
7
FONTE: everythingbiodiesel.blogspot.com
Pesquisas recentes estudam a produção de biodiesel a partir do óleo de
algas. Suas características físico-químicas são semelhantes as dos óleos vegetais e
o rendimento do óleo de alga é 15 vezes maior que o de palma, o de maior em
produtividade entre os óleos vegetais (biodiesel.gov.br). Acredita-se que as algas
serão uma boa matéria-prima devido a sua alta eficiência fotossintética, a biomassa
mais elevada para a produção de combustível e pelo crescimento rápido.
(DRAPCHO et al.,2008) A Figura 3 apresenta os aspectos mais importantes na
produção de biodiesel utilizando algas e mostra o rendimento dessa matéria prima
em comparação com alguns dos óleos utilizados.
FIGURA 2: COMPONENTES DO CUSTO DE PRODUÇÃO DE BIODIESEL.
FIGURA 1: MATÉRIAS PRIMAS PARA BIODIESEL.
8
8
FONTE: csmonitor.com
Observando a comparação entre rendimento/produtividade de cada matéria
prima na Figura 3 pode-se fazer algumas considerações. Em ordem temos a
produtividade da soja, cártamo, girassol, mamona, coco, palma e algas. A produção
de biodiesel a partir de algas tem um rendimento extremamente superior a qualquer
outra matéria prima, o que impede que a produção comece a ser feita em grandes
quantidades por todo o mundo é a necessidade de avanços técnicos para
transformar a produção em larga escala. Outras importantes matérias primas que
não são citadas na Figura 3 são a canola com rendimento de 127 galões por acre e
o pinhão manso, com 202 gal/acre. (greenchipstocks.com)
1.2 – ASPECTOS HISTÓRICOS
O início da utilização de óleos como combustíveis foi em 1900, quando
Rudolph Diesel apresentou ao público da Exposição Mundial de Paris um motor
FIGURA 3: UTILIZAÇÃO DE ALGAS PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL.
9
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diesel funcionando com óleo de amendoim. Estes primeiros motores dieseis eram de
injeção indireta alimentados por óleos vegetais e petróleo filtrado, porém o
combustível óleo diesel somente surgiu com os motores de injeção direta. A
popularização destes motores se deu por volta da década de 50, com a motivação
do maior rendimento e o baixo consumo de combustível (PARENTE, 2003). As
primeiras notas referentes ao uso de óleos vegetais no Brasil datam da década de
20.
Em 1937, o pesquisador belga Charles George Chavanne obteve a primeira
patente de combustíveis produzidos a partir de óleos vegetais. O ano seguinte data
a primeira vez em que o óleo vegetal foi utilizado para fins comerciais, sendo
utilizado em um ônibus de passageiros da linha Bruxelas/Lovaina, na Bélgica.
(biodieselbrasil.com.br)
A utilização do óleo vegetal acabou superada com o tempo pelo diesel de
petróleo. Nota-se essa importância do petróleo com a crise ocorrida em 1974.
Nestes anos, os preços subiram mais de 300% com a descoberta, por parte do
Oriente Médio, que o petróleo não é renovável e que um dia irá acabar. Já com o
segundo choque do petróleo, em 1978, os preços permaneceram altos até 1986,
ano em que os preços voltaram a cair. (biodieselbr.com)
Esses dois eventos obrigaram novas pesquisas em busca de combustíveis
alternativos, que resultaram na implementação do Proálcool em 1975. Contudo,
somente em 1979 que o Brasil lançou a Segunda Fase do Proálcool, produzindo
álcool em grande escala. No ano decorrente, quase 80% dos carros produzidos no
país possuíam motores a álcool.
O ano de 1980 data a primeira patente de biodiesel no Brasil, pela empresa
Proerg, a qual entrou em domínio público pelo tempo e desuso. O processo
descoberto pelo professor cearense Expedito Parente gerou a primeira patente
mundialmente registrada de um processo de produção industrial de biodiesel.
(biodieselbr.com) Nos anos 80 foram realizadas pesquisas para viabilizar o uso de
óleos vegetais in natura e a possibilidade de utilizar o gás natural como combustível,
substituindo o óleo diesel, porém este projeto foi arquivado.
A produção de biodiesel na Áustria e França iniciou em 1988 e foi nesse
mesmo ano que ocorreu o primeiro registro de uso da palavra biodiesel na literatura
feito pelos chineses.
10
10
A Alemanha começa sua produção apenas em 1990, no entanto devido a
sua política subsidiária, em 2002 ultrapassa a marca de 1milhão ton/ano de
produção se tornando a maior produtora de biodiesel do mundo até os dias atuais.
(INPI, 2008)
Em 1993, um pesquisador da Universidade de São Paulo, Miguel Joaquim
Dabdoub, retoma pesquisas com o biodiesel no Brasil. Esta pesquisa resultou na
criação do LADETEL, Laboratório de Desenvolvimento em Tecnologias Limpas, em
2002 e o primeiro congresso internacional de biodiesel realizado em Ribeirão
Preto/SP em 2003. (biodieselbrasil.com.br)
Com a lei 11.097 em 2005, foi autorizada a inserção biodiesel na matriz
energética brasileira e o uso facultativo de B2, mesmo ano em que foi inaugurada a
primeira usina de biodiesel no Brasil, em Belo Horizonte, MG.
No ano de 2008, se tornou obrigatório a utilização do B2 e facultativo o uso
do B5. Em 2010 o uso do B5 também se tornou obrigatório. (biodieselbrasil.com.br)
1.3 – VANTAGENS E DESVANTAGENS
A redução das reservas mundiais de petróleo, os impactos ambientais
gerados pela utilização de combustíveis de origem fóssil e a pressão gerada pela
consciência ambiental motivam cada vez mais as pesquisas por combustíveis
alternativos, que possam ser utilizados nos sistemas atualmente instalados e
diminuam os efeitos danosos ao meio ambiente. O biodiesel representa um papel de
destaque nessas pesquisas por ser uma fonte limpa e renovável de energia e pela
similaridade com o diesel de petróleo.
Muitas características semelhantes entre o diesel regular e o biodiesel fazem
com que os dois combustíveis tenham desempenho e consumo equivalentes e sem
qualquer alteração no motor. Independentemente da origem do biodiesel a
densidade e viscosidade assemelham-se as do diesel. O poder calorífico dos dois
combustíveis também é próximo, sendo o rendimento do biodiesel equivalente a
95% do diesel (PARENTE, 2003). Em relação à segurança o biocombustível é mais
vantajoso, pois possui ponto de fulgor maior. É necessário calor acima de 150oC
para que ele exploda. (agroanalysis.com.br) Contudo, a vaidade do combustível
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derivado de biomassa sofre degradação oxidativa, podendo ser armazenada por
apenas seis meses e sob temperaturas baixas, pode haver a formação de cristais.
Segundo Parente (2003) o Brasil é considerado um pais, por excelência, para
a exploração da biomassa. Essa afirmação é justificada pela sua grande extensão
territorial, associada às excelentes condições edafoclimáticas, que poderiam ser
utilizadas para produção de matérias-prima e colaborar para o desenvolvimento
industrial através da geração de empregos no setor primário. No entanto, isso
também poderia aumentar o desmatamento, devido à produção intensiva, e o preço
dos alimentos.
Sendo o biodiesel um combustível derivado de fontes renováveis, o seu uso
diminui a emissão de gases poluentes, exceto o de óxidos de nitrogênio, ilustrado na
Figura 2. Apesar de o aumento ser pequeno, ele deve ser considerado, pois os NOx
são precursores para a produção do ozônio troposférico, que é atualmente o
problema mais grave na cidade de São Paulo (biodieselbrasil.com.br).
FIGURA 4: PORCENTAGEM DE REDUÇÃO NA EMISSÃO DE GASES
POLUENTES PELO B100 E B20.
FONTE: DRAPCHO et al., 2008.
Um dos entraves na utilização do biodiesel no Brasil é o baixo custo de
produção do óleo diesel, principalmente quando comparados aos preços das demais
frações do petróleo. Logo, para que o preço do biodiesel possa ser competitivo,
12
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deveria ser criada uma política de isenção de impostos, pois sem a qual não há
possibilidades de concorrência (PARENTE, 2003).
Outro problema no processo de produção do biocombustível é a grande
quantidade de subproduto da reação de transesterifição, a glicerina. Glicerina essa
que ainda não possui um mercado consumidor capaz de absorvê-la se a produção
do combustível crescer da forma que se pretende.
2 – ROTAS REACIONAIS PARA A OBTENÇÃO DO BIODIESEL
Existem vários caminhos possíveis para a obtenção do biodiesel. Nesse
trabalho, aborda-se a transesterificação, rota mais utilizada, a esterificação e o
craqueamento. Mais adiante se discute a importância dos diversos tipos de catálise
para o aumento da produtividade.
2.1 – TRANSESTERIFICAÇÃO
A transesterificação é a rota mais utilizada nas indústrias para a fabricação do
biodiesel. Seu baixo custo e a simplicidade da reação são fatores que pesam para a
escolha desse método. (MELO JÚNIOR, 2008) A Figura 5 representa a reação de
transesterificação.
FIGURA 5: REAÇÃO DE TRANSESTERIFICAÇÃO.
Fonte: MELO JÚNIOR, 2008.
Como pode ser visto na Figura 5, a transesterificação é uma reação entre um
triglicerídeo e três moléculas de álcool, resultando em ésteres e glicerol. Os alcoóis
são preferencialmente de cadeia curta sendo os mais utilizados são o etanol e o
metanol, pelo baixo custo e alta disponibilidade. A desvantagem dessa reação é a
13
13
grande quantidade de subproduto formado, o glicerol (ou glicerina). Na maioria das
vezes esse subproduto é utilizado na fabricação de sabão.
2.2 – ESTERIFICAÇÃO
No processo de esterificação geralmente ocorre primeiro a hidrólise do
triglicerídeo, formando uma mistura de ácidos graxos. Tal mistura por sua vez se
reage com o álcool, na proporção de um para um, formando os ésteres e água.
Essas reações são representadas na Figura 6. A presença de água como
subproduto, em comparação com a glicerina obtida na transesterificação, representa
uma vantagem ambiental. (MELO JÚNIOR, 2008)
FIGURA 6: REAÇÕES DE HIDRÓLISE DE TRIGLICERÍDEOS E DE ESTERIFICAÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS.
FONTE: MELO JÚNIOR, 2008.
2.3 – CRAQUEAMENTO
Craqueamento é o processo que provoca quebra de moléculas de óleos
vegetais por aquecimento a altas temperaturas, formando uma mistura de
compostos muito parecida com as do diesel de petróleo, como mostra a Figura 7.
Em algumas situações, o processo é auxiliado por catalisador para a quebra das
ligações químicas, de modo a gerar moléculas menores. (biodieselbr.com)
14
14
FIGURA 7: CRAQUEAMENTO DE UM TRIGLICERÍDEO.
FONTE: MELO JÚNIOR, 2008.
O processo também é simples como os demais, porém seus subprodutos,
monóxido de carbono, dióxido de carbono e ácido propiônico, são levemente ácidos
e podem promover a corrosão no motor em que o biodiesel for utilizado e a baixa
seletividade. (MELO JÚNIOR, 2008)
2.4 - CATÁLISE
A produção do biodiesel pode ser otimizada com a utilização de catalisadores.
Os catalisadores podem ser divididos em: homogêneos, com uma fase, e
heterogêneos, com duas ou mais fases, sendo que o catalisador se encontra em
fase diferente dos demais reagentes e produtos. As rotas convencionais são a
catálise básica homogênea e a catálise ácida homogênea. (MELO JÚNIOR, 2008)
2.4.1 - CATÁLISE BÁSICA HOMOGÊNEA
A transesterificação de óleos vegetais na presença de catalisadores básicos
homogêneos é a rota mais utilizada mundialmente para a produção do biodiesel,
devido ao seu baixo custo, reação simples e alta taxa de conversão. O hidróxido de
sódio e o de potássio são os catalisadores básicos mais utilizados, sendo também
usuais o metilato e etilato de sódio e de potássio. O custo do NaOH é o menor,
cerca de $400 por tonelada enquanto o potássio custa $770 por tonelada e o
metilato de sódio $2300 por tonelada. Por mais que seja um pouco mais carro que o
NaOH, o KOH tem melhor potencial e melhores condições ambientais, o que torna
15
15
competitiva a escolha entre o hidróxido de potássio e o de sódio. (MELO JÚNIOR,
2008)
A catálise básica homogênea tem como desvantagem reações indesejadas
como a saponificação e a hidrólise do éster, que deslocam o equilíbrio para a
formação do reagente. A saponificação, além de diminuir o rendimento, gera
emulsões e dificulta os processos de separação de glicerol e a purificação do
biodiesel. Essa rota também exige uma matéria prima com especificações mais
severas, envolvendo um maior número de etapas na produção e gerando uma
grande quantidade de efluentes líquidos. Essas desvantagens impulsionam o estudo
de técnicas alternativas. (MELO JÚNIOR, 2008)
2.4.2 - CATÁLISE ÁCIDA HOMOGÊNEA
A catálise ácida homogênea é a mais utilizada no processo de esterificação,
sendo o ácido sulfúrico o mais utilizado. Essa técnica é geralmente utilizada a partir
de resíduos com altos teores de ácidos graxos livres, pois nesse caso, o processo
via catálise básica homogênea é pouco eficiente, devido à reação de saponificação.
(MELO JÚNIOR, 2008)
A etapa de purificação aumenta os custos e o tempo total do processo. A
catálise ácida homogênea é cerca de 4000 vezes mais lenta que o processo via
catálise básica homogênea, porém como apresenta uma eficiência relativamente
maior em casos como o citado acima, com altos teores de ácidos graxos livres, o
tempo ainda é considerado satisfatório. (MELO JÚNIOR, 2008)
2.4.3 - CATÁLISE HETEROGÊNEA
A maior diferença entre essa técnica e as anteriores é a facilidade de
separação e consequentemente a reutilização de catalisadores, além da facilidade
de condução da reação em regime contínuo. Isso reduz significativamente o volume
de efluentes líquidos gerados, principalmente com a minimização do uso de água já
que não é necessário neutralizar o catalisador. A técnica de catálise heterogênea
16
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não apresenta reações de saponificação e nem de corrosão, como nas outras
catálises, porém seus rendimentos são muito inferiores. (MELO JÚNIOR, 2008)
2.4.4 - CATÁLISE ENZIMÁTICA
É de grande interesse para a engenharia aprimorar os conhecimentos da
biotecnologia, sendo as lipases de especial interesse no ramo industrial. Elas podem
ser obtidas na natureza, fontes animais,vegetais e microbianas. A mais utilizada na
fabricação do biodisel é a Candida antartica B. O elevado custo da produção e
purificação de enzimas, além da cinética lenta, são os maiores obstáculos para a
produção de biodiesel em escala de biodiesel com tais biocatalisadores. (MELO
JÚNIOR, 2008)
2.4.5 - NÃO CATALÍTICOS
É também possível a utilização de gases comprimidos para melhorar a
eficiência da produção de biodiesel. Um dos mais estudados é o metanol
supercrítico como solvente reagente. A reação é extremamente rápida, mais que na
catálise básica homogênea, levando cerca de 3 minutos para a conversão completa.
A separação dos produtos finais é fácil devido à ausência de catalisadores, o que
simplifica a purificação. Apesar do processo parecer promissor, tem como
desvantagem a dificuldade de manter as temperaturas e pressões elevadas, e ainda
não é utilizado em larga escala. (MELO JÚNIOR, 2008)
3 – CONTROLE DE QUALIDADE
A garantia de qualidade do biodiesel é responsabilidade da Superintendência
de Biocombustíveis e de Qualidade de Produtos. As análises de qualidade são
autorizadas no Centro de Pesquisas e Análises Tecnológicas e em instituições de
ensino ou pesquisa contratadas pela ANP, Agência Nacional do Petróleo, Gás
Natural e Biocombustíveis. (www.anp.gov.br)
17
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No controle de qualidade, devem ser avaliados os impactos ambientais que
podem ser causados, como desmatamento, geração de produtos tóxicos,
desempenho e durabilidade dos combustíveis no motor e etc. Também deve-se
avaliar se nenhum composto está fora dos padrões de acordo com a ANP, entre
outros aspectos. (www.iapar.br)
A Figura 8 mostra alguns equipamentos para análise do biodiesel. Os
equipamentos e ensaios necessitam de grandes investimentos: um ensaio completo
custa mais de R$1500,00. (www.iapar.br)
FONTE: www.iapar.br
A Figura 9 mostra alguns parâmetros importantes para a análise de
qualidade. Por exemplo, é necessário verificar a quantidade de enxofre no biodiesel,
pois essa levará à emissão de SO2, danosa ao meio ambiente. Outro exemplo é o
controle da acidez do biodiesel, que pode provocar corrosão no motor.
(www.iapar.br)
FIGURA 8: TESTES DE QUALIDADE DO BIODIESEL.
FIGURA 9: PARÂMETROS IMPORTA
FONTE: www.iapar.br
4 – PROCESSO DE PRODUÇÃO
O processo de produção do biodiesel pode ser simplificado de acor
diagrama de blocos da Figura 10 e com o fluxograma da Figura 11
descrito em detalhes na próxima seção.
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: PARÂMETROS IMPORTANTES NA ANÁLISE DE QUALIDADE.
PROCESSO DE PRODUÇÃO
O processo de produção do biodiesel pode ser simplificado de acor
diagrama de blocos da Figura 10 e com o fluxograma da Figura 11. O
descrito em detalhes na próxima seção.
18
UALIDADE.
O processo de produção do biodiesel pode ser simplificado de acordo com o
. O processo é
19
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FIGURA 10: DIAGRAMA DE BLOCOS PARA A PRODUÇÃO DO BIODIESEL.
FONTE: COBEQ et al, 2010
FONTE: greenerpro.com
FIGURA 11: FLUXOGRAMA PARA A PRODUÇÃO DO BIODIESEL.
20
20
4.1 – DESCRIÇÃO DO PROCESSO
O processo envolve três etapas: o preparo da matéria-prima utilizada na
reação, a reação de transesterificação e a purificação do biodiesel após a reação.
4.1.1 – PREPARO DA MATÉRIA PRIMA
Na primeira etapa, estão envolvidos o preparo de álcool, catalisador e óleo
virgem para que sejam usados na reação.
Qualquer óleo, basicamente, pode ser usado na produção de biodiesel,
porém existem variações no rendimento de produção de biodiesel, nos gastos
necessários até o produto final, ciclo de vida de cultivo até extração de óleo, e vários
outros fatores que influenciam diretamente no tempo de produção e no dinheiro
necessário, desse modo são feitas diversas pesquisas e análises para que possa
determinar um óleo que possua grande viabilidade. Dentre estes óleos, os mais
comuns e utilizados são os óleos de soja e canola. Após o cultivo de soja ou canola
estar pronto, as plantações são cortadas e a matéria-prima é enviada à prensagem,
cujo equipamento é mostrado na Figura 12, onde ocorre a separação das fases
sólida (bagaço) e líquida (óleo bruto). Em seguida, o óleo bruto passa por filtração,
mostrada na Figura 13, obtendo-se assim um óleo límpido e virgem.
FIGURA 12: PRENSA PARA EXTRAÇÃO DE ÓLEO.
FONTE: www.cnpa.embrapa.br
21
21
FIGURA 13: FILTRO UTILIZADO NA PURIFICAÇÃO DO ÓLEO EXTRAÍDO.
FONTE: biodieselunirb.blogspot.com
O preparo do álcool é semelhante ao do óleo, pois também é necessário
análises para determinar qual matéria-prima é mais viável para seu preparo e se o
álcool produzido é eficiente na reação. Na produção utilizam-se alcoóis de cadeia
curta, pois assim a polaridade entre os produtos formados na transesterificação é
maior e, portanto, mais imiscíveis facilitando a separação de fases. Os alcoóis mais
utilizados são etanol e metanol, porém metanol é tóxico assim costuma-se utilizar
mais o etanol que além de ser barato obtém-se bom rendimento na produção. O
etanol é preparado a partir da cana-de-açúcar que após estar pronta é cortada e
enviada à uma prensa onde é obtido uma fase líquida e bagaço. A fase líquida é
aquecida em caldeiras até virar um mosto que, em seguida, recebe fermentos
biológicos formando um mosto fermentado. Por fim, esse mosto fermentado passa
por destilação fracionada, um dos produtos formados é o etanol.
O catalisador é responsável pela aceleração do processo e, portanto, é
fundamental seu preparo. O catalisador a ser formado depende do álcool escolhido
para o processo de produção do biodiesel, em geral utiliza-se solução 30% de
metilato de sódio em metanol. A Figura 14 mostra os tanques envolvidos na
preparação do catalisador.
22
22
FIGURA 14: SISTEMA DE PREPARO DO CATALISADOR.
FONTE: biodieselunirb.blogspot.com
4.1.2 - TRANSESTERIFICAÇÃO
O álcool, o catalisador e o óleo virgem preparados são enviados a um reator
de transesterificação. É um reator simples internamente, composto de partes móveis
que auxiliam na mistura e velocidade da reação como se pode ver nas Figuras 15 e
16.
FIGURA 15: REATOR DE TRANSESTERIFICAÇÃO.
FONTE: biodieselunirb.blogspot.com
23
23
FIGURA 16: INTERIOR DO REATOR DE TRANSESTERIFICAÇÃO.
FONTE: biodieselunirb.blogspot.com
O reator é o local onde ocorrerá a formação dos ésteres de ácidos graxos e
da glicerina, como existe diferenças na polaridade e densidade destes compostos
eles se separam (no próprio reator ou em um decantador) em duas fases: a fase
leve é composta predominantemente de ésteres e a fase densa composta
predominantemente de glicerina. A glicerina é retirada do reator e a fase leve passa
pela etapa de purificação. Depois que a fase leve sai do reator ela passa por um
evaporador (Figura 17) responsável pela recuperação do álcool que não reagiu.
FIGURA 17: TORRE DE RECUPERAÇÃO DO ÁLCOOL.
FONTE: biodieselunirb.blogspot.com
24
24
4.1.3 – PURIFICAÇÃO
A fase leve, agora sem álcool, passa por lavagens (extrações líquido-líquido)
para a retirada de fases aquosas. Essa operação de extração ocorre em tanques
separadores como o mostrado na Figura 18.
FIGURA 18: TANQUES DE EXTRAÇÃO LÍQUIDO-LÍQUIDO.
FONTE: biodieselunirb.blogspot.com
A fase leve segue dessa vez para um decantador para que sejam retiradas
impurezas e água. Como a porcentagem de água retirada não é o suficiente, a fase
segue para um desumidificador (evaporação) como na Figura 19.
FIGURA 19: DESUMIDIFICADOR PARA PURIFICAÇÃO DO BIODIESEL.
FONTE: biodieselunirb.blogspot.com
25
25
O processo termina com a filtração do biodiesel “lavado” para que sejam
retirados contaminantes sólidos, obtendo-se o biodiesel acabado.
4.2 – BALANÇO DE MASSA
Montando-se uma tabela de balanço de massa desse processo, podemos
verificar qual é o rendimento da reação, a quantidade necessária de cada composto
e ainda o cálculo de gastos para que seja produzida determinada quantidade de
biodiesel, desse modo, de acordo com a Figura 20 pode-se observar que com uso
de uma tonelada de óleo virgem já se pode obter quase 950 quilos de biodiesel
pronto.
FIGURA 20: BALANÇO DE MASSA SIMPLIFICADO.
FONTE: SMALING, 2006 (Dados)
Da Figura 20 verificamos, portanto, que o rendimento da reação é alto e
viável além do álcool ser reutilizado durante o processo e não ser necessário
quantidades altas de hidróxido para preparação de catalisador. Observa-se, por
outro lado, a grande quantidade de glicerina produzida.
5 – PRODUÇÃO DE BIODIESEL NO MUNDO
5.1 – EVOLUÇÃO E SITUAÇÃO ATUAL
A produção de biodiesel foi impulsionada pela necessidade de encontrar
alternativas aos combustíveis fósseis, necessidade esta acentuada pelas crises do
petróleo de 1973 e 1978.
26
26
Os primeiros dados estatísticos concretos e acessíveis sobre a produção de
biodiesel em larga escala datam de 2001. A partir desse ano a produção de
biodiesel apresenta um aumento dramático, principalmente na Europa, como mostra
a Figura 21.
FIGURA 21: EVOLUÇÃO DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL NO MUNDO.
FONTE: tonto.eia.gov (Dados)
Observa-se que o comportamento da curva para cada região é bastante
determinado pelos países mais produtores de cada região. Desse modo, esse
grande aumento na produção da Europa se deu principalmente pelos aumentos na
Alemanha e França. A produção nos Estados Unidos determina o comportamento da
curva da América do Norte. Na América do Sul os países que mais contribuíram para
o aumento observado no gráfico foram o Brasil e a Argentina. Finalmente, a
Tailândia é uma das maiores contribuintes para o aumento observado para a curva
Ásia e Oceania.
Ainda observando a Figura 21 pode-se ver que a Europa produzia
praticamente todo o biodiesel do mundo até 2005, e a partir daí abre espaço para a
produção nas outras regiões. Mesmo com a diminuição da taxa de aumento anual
na produção, a Europa continua produzindo metade do biodiesel do mundo.
Apesar de todo o aumento observado na produção mundial na Figura 21, o
biodiesel ainda não representa uma das fontes de energia mais utilizadas no mundo.
Na realidade, a utilização do biodiesel representa apenas uma pequena fração dos
27
27
11,2% das fontes energéticas mundiais relativas aos combustíveis renováveis. Na
Figura 22 temos a matriz energética do mundo, mostrando como os combustíveis
fósseis são utilizados em muita maior quantidade que os renováveis.
FIGURA 22: MATRIZ ENERGÉTICA MUNDIAL.
FONTE: investimentosesustentabilidade.blogspot.com
A Figura 23 apresenta a situação atual (2009) da produção de biodiesel
representada em forma de mapa. A intensidade do verde determina a produção no
país. Os países em cinza não produziram uma quantidade relativamente grande.
FONTE: plateforme-biocarburants.ch
FIGURA 23: MAPA REPRESENTANDO A DISTRIBUIÇÃO DA PRODUÇÃO
MUNDIAL DE BIODIESEL EM 2009.
28
28
Intuitivamente pode-se perceber na Figura 23 que a Alemanha apresentou a
maior produção, seguida por França e EUA, e então Brasil e Argentina. O gráfico
correspondente ao mapa apresentado na Figura 23 se encontra na Figura 24.
FIGURA 24: GRÁFICO DA DISTRIBUIÇÃO DA PRODUÇÃO MUNDIAL EM 2009.
FONTE: plateforme-biocarburants.ch (Dados)
Com o gráfico da Figura 24 é possível fazer uma análise mais detalhada dos
dados. Observa-se que a Alemanha foi a maior produtora mundial em 2009,
representando 16% da produção de biodiesel de todo o mundo. A França aparece
como segunda maior produtora, com 12%, seguida de perto pelos Estados Unidos,
com 11%. O Brasil é o quarto maior produtor de biodiesel do mundo, com 9% da
produção mundial, seguido pela Argentina com 7%. Espanha e Itália também
apresentam posições de destaque, com cerca de 5% cada. Representando a Ásia, a
Tailândia aparece com 3% da produção mundial. Os 5 maiores produtores
(Alemanha, França, EUA, Brasil e Argentina) serão analisados mais a fundo
posteriormente, porém antes disso é importante discutir um pouco mais sobre a
produção de biodiesel na Europa, região que representa metade da produção
mundial atualmente e já chegou a representar praticamente toda a produção
previamente.
A Europa sempre foi o maior produtor de biodiesel. Apesar das poucas terras
agricultáveis, há um grande incentivo do governo na forma de isenção de taxas,
tornando o produto competitivo. (Castro, 2009) No momento, os custos de produção
de biodiesel a partir de óleo vegetal são, em média, cerca de duas vezes superiores
29
29
ao do diesel mineral. (biodieselbr.com) Portanto os incentivos fiscais são
impreteríveis para a inserção do biodiesel no mercado.
A capacidade de produção da Europa chega a 25 bilhões de litros/ano, com
280 fábricas, porém grande parte está inativa, sendo a produção real de cerca de 10
bilhões de litros em 2009. (plateforme-biocarburants.ch) A maioria da produção se
concentra na Alemanha, França, Espanha e Itália. A Áustria foi uma das pioneiras na
produção de biodiesel, porém a produção não se desenvolveu tanto, como pode ser
visto na Figura 25. [9] A Alemanha mantém sua liderança de uma década como
principal produtora, com 2,9 bilhões de litros em 2009.
FONTE: plateforme-biocarburants.ch
A Alemanha se tornou a maior produtora mundial principalmente com
incentivos do governo, que desejava diminuir a dependência de combustíveis
fósseis, sendo a não disponibilidade dos mesmos na região um grande incentivo.
Além disso, o país poderia diminuir em muito as emissões de poluentes, como já foi
FIGURA 25: PRODUÇÃO DE BIODIESEL NA UNIÃO EUROPÉIA EM 2009.
30
30
mostrado na Figura 2. De fato, com a atual capacidade de produção, a Alemanha
pode reduzir a emissão de CO2 em 10 milhões de toneladas ao ano. [7]
Para discutir a evolução dos cinco países mais produtores de biodiesel no
mundo plotou-se o gráfico mostrado na Figura 26.
FONTE: tonto.eia.gov (Dados)
No gráfico da Figura 26 pode-se ver a evolução dos 5 maiores produtores
atuais de biodiesel. Na realidade, em anos anteriores à 2001 o país que liderava a
produção mundial era a pioneira França, porém a Alemanha teve um crescimento
muito grande, incentivada pela total isenção de impostos dada pelo governo. A partir
de 2006 a produção da Alemanha começa a decair pois o governo começou a taxar
o biodiesel pouco a pouco: como o biodiesel já havia se popularizado e toda a
tecnologia já estava pronta caso eles precisassem aumentar a produção
futuramente, não parecia haver mais vantagem em continuar com o prejuízo de 2
bilhões de euros por ano que a isenção criava. Com o litro de biodiesel ficando seis
centavos de euro mais caro por ano, muitos pequenos produtores não conseguem
mais produzir e os vários consumidores voltaram aos combustíveis fósseis, que
ficam apresentam preços mais baixos. Estima-se que a produção ainda vai cair ente
30 e 40%. A produção nos EUA também decai em 2009 por mudanças nos
FIGURA 26: EVOLUÇÃO DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL NOS CINCO PAÍSES
MAIS PRODUTORES.
incentivos do governo. (biodieselrevista.com)
produções na França, Brasil e Argentina tendem a continuar aumentando. Se o
comportamento da produção nos países continuar tomando tais rumos, é provável
que a França volte a ter a liderança na produção de biodiesel no mundo.
5.2 – MATÉRIA PRIMA
Como já foi dito na introdução, as matérias primas utilizadas para obtenção
de biodiesel são óleos vegetais, gorduras animais (sebo) e, em desenvolvimento,
lipídios provenientes das algas marinhas. A distribuição da produção mundial total
dessas gorduras e óleos, independente do uso a qual se destinam, é representada
na Figura 27.
FIGURA 27: DISTRIBUIÇÃO DA PRODUÇÃO MUNDIAL
MATÉRIAS PRIMAS.
FONTE: greenerpro.com (Dados
Já a distribuição do uso dessas matérias primas para efetivamente produzir
biodiesel está representada na Figura
Sebo 14,7%
Canola 13,1%
Girassol 8,0%
Outros
31
(biodieselrevista.com) Como contraponto pode
produções na França, Brasil e Argentina tendem a continuar aumentando. Se o
comportamento da produção nos países continuar tomando tais rumos, é provável
França volte a ter a liderança na produção de biodiesel no mundo.
Como já foi dito na introdução, as matérias primas utilizadas para obtenção
de biodiesel são óleos vegetais, gorduras animais (sebo) e, em desenvolvimento,
rovenientes das algas marinhas. A distribuição da produção mundial total
, independente do uso a qual se destinam, é representada
BUIÇÃO DA PRODUÇÃO MUNDIAL DE
(Dados)
Já a distribuição do uso dessas matérias primas para efetivamente produzir
biodiesel está representada na Figura 28.
Palma 27,6%
Soja 21,8%Sebo
14,7%
Outros14,8%
31
Como contraponto pode-se ver que as
produções na França, Brasil e Argentina tendem a continuar aumentando. Se o
comportamento da produção nos países continuar tomando tais rumos, é provável
França volte a ter a liderança na produção de biodiesel no mundo.
Como já foi dito na introdução, as matérias primas utilizadas para obtenção
de biodiesel são óleos vegetais, gorduras animais (sebo) e, em desenvolvimento,
rovenientes das algas marinhas. A distribuição da produção mundial total
, independente do uso a qual se destinam, é representada
DE POSSÍVEIS
Já a distribuição do uso dessas matérias primas para efetivamente produzir
FIGURA 28: DISTRIBUIÇÃO MUNDIAL DPARA PRODUÇÃO DE BIO
FONTE: ceopalmoil.com (Dados
Comparando as Figuras
produzidos no mundo são os de palma e soja, porém estes costumam ser bastante
empregados principalmente na indústria alimentícia, restando apenas uma fração da
produção para se destinar à transformação em biodiesel. Por outro lado
(também chamada de colza) é imensamente utilizada para a produção de biodiesel,
por mais que não seja um dos
principalmente por ser a principal
representa cerca de metade da produção mundial de biodiesel. A sigla UCO se
refere a Used Cooking Oil, ou seja, o biodiesel é feito por reciclagem de óleos de
cozinha usados.
A Figura 29 mostra a distribuição de matérias primas na Europa, mostrando o
que foi dito sobre a canola (rapeseed) ser largamente utilizada. Pode
usos significativos de óleos de soja e palma.
Soja15%
Palma 6%
32
STRIBUIÇÃO MUNDIAL DE MATÉRIAS PRIMAS UTPARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL
(Dados)
Comparando as Figuras 27 e 26 pode-se observar que os óleos mais
produzidos no mundo são os de palma e soja, porém estes costumam ser bastante
empregados principalmente na indústria alimentícia, restando apenas uma fração da
produção para se destinar à transformação em biodiesel. Por outro lado
colza) é imensamente utilizada para a produção de biodiesel,
por mais que não seja um dos óleos mais produzidos. Essa maior utilização se dá
principalmente por ser a principal matéria prima da Europa que, como já foi visto,
presenta cerca de metade da produção mundial de biodiesel. A sigla UCO se
refere a Used Cooking Oil, ou seja, o biodiesel é feito por reciclagem de óleos de
mostra a distribuição de matérias primas na Europa, mostrando o
dito sobre a canola (rapeseed) ser largamente utilizada. Pode-
usos significativos de óleos de soja e palma.
Canola68%
Sebo5%
UCO 5%
Girassol1%
32
E MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADAS
os óleos mais
produzidos no mundo são os de palma e soja, porém estes costumam ser bastante
empregados principalmente na indústria alimentícia, restando apenas uma fração da
produção para se destinar à transformação em biodiesel. Por outro lado, a canola
colza) é imensamente utilizada para a produção de biodiesel,
Essa maior utilização se dá
matéria prima da Europa que, como já foi visto,
presenta cerca de metade da produção mundial de biodiesel. A sigla UCO se
refere a Used Cooking Oil, ou seja, o biodiesel é feito por reciclagem de óleos de
mostra a distribuição de matérias primas na Europa, mostrando o
-se ver também
Canola68%
33
33
FIGURA 29: DISTRIBUIÇÃO DO USO DE MATÉRIAS PRIMAS NA UNIÃO EUROPÉIA.
FONTE: thebioenergysite.com
A Figura 30 mostra as matérias primas mais relevantes para algumas
regiões do mundo.
FIGURA 30: DISTRIBUIÇÃO DE MATÉRIAS PRIMAS NO MUNDO.
FONTE: biofuels.apec.org e cleantechinvestor.com (Dados)
34
34
No mapa da Figura 30 pode-se ver que a soja é principal para o Brasil, EUA e
Argentina; a canola é predominante no Canadá, na Europa e na Austrália; o óleo de
palma é bastante importante na Tailândia e no Peru; a China e o Japão produzem
biodiesel pela reciclagem de óleos de cozinha usados; a Espanha é uma das
principais produtoras de girassóis e o México produz uma grande porcentagem do
seu biodiesel com sebo animal. É interessante ainda destacar a produção de pinhão-
manso na África. Uma das maiores controvérsias sobre a produção do biodiesel é a
utilização de matérias primas que poderiam ser transformadas em alimento e mesmo
o uso das terras que poderiam estar sendo empregadas em fins alimentícios. Nesse
caso, o pinhão-manso é uma vantagem pois ele, além de não ser comestível, tem
uma produtividade muito grande por área cultivada, como foi mostrado na
introdução.
6 – PRODUÇÃO DE BIODIESEL NO BRASIL
6.1 – PLANO NACIONAL DE PRODUÇÃO E USO DO BIODIESEL
De acordo com Goes et. al. (2010) o Plano Nacional de Produção e Uso do
Biodiesel (PNPB) foi criado em 2004 e regulamentado em 2005. De acordo com este
próprio, define-se como um programa interministerial do Governo Federal que
objetiva a implementar de forma sustentável, tanto técnica, como economicamente,
a produção e uso do Biodiesel, com enfoque na inclusão social e no
desenvolvimento regional, via geração de emprego e renda. (www.biodiesel.gov.br)
As diretrizes que regem o programa são três:
• Implantar um programa sustentável, promovendo inclusão social;
• Garantir preços competitivos, qualidade e suprimento;
• Produzir o biodiesel a partir de diferentes fontes oleaginosas e em regiões
diversas.
A estrutura gerencial do programa é dividida em duas partes: a Comissão
Executiva Interministerial (CEIB), cuja função é, dentre outras, avaliar e propor
recomendações e ações, diretrizes e políticas públicas. A CEIB é subordinada a
35
35
Casa Civil da Presidência da República. Outro setor é o Grupo Gestor, a que cabe
executar as ações relativas à gestão operacional e administrativas voltadas ao
cumprimento das estratégias e diretrizes estabelecidas pela CEIB. Este é
administrado pelo Ministério de Minas e Energia. (www.biodiesel.gov.br)
Uma das formas encontradas pelo governo de tornar o desenvolvimento do
biodiesel sustentável socialmente também, foi atribuir o Selo de Combustível Social,
uma série de medidas que visa incluir o agricultor familiar na cadeia produtiva,
garantindo que a matéria prima seja proveniente dessas fontes. Uma empresa que
consegue adquirir o Selo do Combustível Social, que ocorre através do Ministério de
Desenvolvimento Agrário, goza de uma série de benefícios como o direito de
participar dos leilões de biodiesel para o mercado interno ou o financiamento pelo
BNDES. (biodieselbr.com.br)
Um dos órgãos que compõe o Grupo Gestor é a Agência Nacional de
Petróleo, Gás Natural e Combustível (ANP). Mensalmente, é emitido por este um
boletim atualizando dados referentes a produção do biodiesel. No último relatório
foram divulgados os seguintes dados:
• 69 plantas produtoras de biodiesel autorizadas, o que confere uma
capacidade produtiva de 17.415,95 m³/dia;
• 6 novas plantas de biodiesel para construção 8 plantas de biodiesel
autorizadas para ampliação, conferindo uma capacidade adicional de
3.374 m³/dia
A Figura 31 mostra um mapa da distribuição de usinas no Brasil.
FIGURA 31: DISTRIBUIÇÃO DE USINAS NO BRASIL.
FONTE: AMARAL, 2010
36
36
6.2 – MATÉRIA PRIMA
O gráfico que se encontra na Figura 32 a seguir, mostra quais foram as
principais matérias primas utilizadas no período de 2008 a 2009.
FIGURA 32: PRINCIPAIS MATÉRIAS PRIMAS PARA O BIODIESEL (2008-2010).
FONTE: AMARAL, 2010
No boletim mensal divulgado pela ANP em março de 2011, foi divulgado o
gráfico da Figura 33, que apresenta essas mesmas informações para o último ano,
período do mês de janeiro de 2010 a fevereiro de 2011.
FIGURA 33: PRINCIPAIS MATÉRIAS PRIMAS PARA BIODIESEL NO ÚLTIMO ANO.
FONTE: ANP, março/2011.
37
37
Os gráficos mostrados nas Figuras 32 e 33 mostram que o comportamento
nos últimos anos até agora não sofreu grandes alterações, sendo que há uma
predominância no uso da soja como a mais utilizada fonte de matéria prima e em
segundo lugar com uma grande margem de diferença em relação à soja, vem a
gordura animal. O óleo de algodão é a terceira fonte com uma parcela muito
pequena seguida de outros tipos de óleos vegetais. Já a Figura 34 compara os
rendimentos de cada oleaginosa.
FONTE: GOES et al, 2010 (Dados)
Comparando os dados apresentados na Figura 34, é possível perceber que a
soja não é a fonte mais produtiva no que diz respeito à produção do biodiesel. Tanto
em teor de óleo quanto em rendimento em quilograma de óleo por hectare cultivado
apresenta valores muito baixos em relação às outras oleaginosas. Mesmo assim é a
principal fonte de matéria prima no Brasil.
A utilização da soja reside em razões além da produtividade de seu grão
quanto ao óleo.
Um dos principais motivos para a predominância do óleo de soja na produção
do biodiesel é a intensa demanda pelo seu farelo protéico, o produto restante após a
extração do óleo dos grãos. Esse farelo é matéria prima para a ração que alimenta
animais produtores de carne, leite e ovos. A demanda pelo farelo é tão elevada que
representa 69% do farelo consumido mundialmente. No Brasil, este valor está em
94%. (biodieselbr.com.br). No entanto, existem muitas outras razões. Dentre elas:
FIGURA 34: RENDIMENTO DE OLEAGINOSAS.
38
38
• Trata-se de um óleo barato, apenas mais caro que o óleo de algodão e
o sebo animal;
• Cadeia produtiva estruturada, com ampla rede de pesquisa e
tecnologia capaz de lidar com a maioria dos eventuais problemas que
possa surgir durante o cultivo ou mesmo processamento industrial;
• Rápido retorno, com ciclo de 4 a 5 meses. Ou seja, ocorrem muitas
safras ao longo do ano;
• O biodiesel produzido não apresenta restrições em diferentes
temperaturas, ou seja, grande estabilidade em sua estrutura;
• A soja tem a sua venda muitas vezes garantida, já que são poucos os
países produtores: EUA, Brasil, Argentina, China, Índia e Paraguai.
Desses, apenas EUA, Brasil, Argentina e Paraguai exportam apesar de
haver muitos compradores (os países que não produzem);
• Sua produção é adaptada para produzir com eficiência em qualquer
região brasileira. (biodieselbr.com.br)
Com a Figura 35, a seguir, é possível ter dimensão da quantidade de soja
produzida no país.
FIGURA 35: SAFRA DE 2009/2010 DE ALGUMAS OLEAGINOSAS.
FONTE: AMARAL, 2010; Daniel Furlan Amaral – economista para a Palestra da
ABIOVE. 17 de novembro de 2010.
A Figura 35 reforça o último item mencionado sobre as vantagens da
utilização da soja com a coluna à direita, que mostra como a disponibilidade regional
39
39
da soja abrange todas as regiões, o que não ocorre comparativamente com as
outras oleaginosas. Através da mesma, percebe-se como a safra de soja, de
aproximadamente 68.000t, é absurdamente maior que a das outras.
No entanto o aumento da produção do biodiesel no Brasil não deve se basear
apenas na expansão da produção do óleo de soja, uma vez que não seria
sustentável. O aumento da oferta de farelo de soja aumentado aumentaria em muito,
para atender apenas a demanda do óleo. Este excesso de farelo resultaria na
diminuição do seu preço, o que traria prejuízo aos produtores da oleaginosa.
Principalmente, considerando que existem outras oleaginosas cujo rendimento é
muito melhor. (biodieselbr.com.br)
De acordo com o próprio PNPB, “empregar uma única matéria-prima para
produzir biodiesel num País com a diversidade do Brasil seria um grande equívoco
[...] Cada cultura desenvolve-se melhor dependendo das condições de solo, clima,
altitude e assim por diante”. (/www.biodiesel.gov.br)
A Figura 36 mostra algumas possibilidades de oleaginosas além da soja
possíveis de se cultivar de acordo com as condições.
FIGURA 36: OLEAGINOSAS DE ACORDO COM AS REGIÕES BRASILEIRAS.
FONTE: NAPPO, 2006. 6º Fórum sobre de Debate Sobre Qualidade e Uso de
Combustíveis
Ainda de acordo com o PNPB, “temos dezenas de alternativas, como o
demonstram experiências realizadas em diversos Estados com mamona, dendê,
soja, girassol, pinhão manso, babaçu, amendoim, pequi, etc. Cada cultura
40
40
desenvolve-se melhor dependendo das condições de solo, clima, altitude e assim
por diante.” Além disso, o agricultor já detém os conhecimentos para o cultivo de
plantas regionais como a mamona ou o dendê, abrindo assim, a oportunidade para
que este participe no mercado e possa criar sua fonte de renda. Para isso,
incentivos fiscais já são estabelecidos baseando nestes critérios (agricultura familiar
e matérias primas). (/www.biodiesel.gov.br)
No entanto, para a utilização de novas alternativas, é necessário que haja
além de incentivos fiscais, desenvolvimento de pesquisas para que o para que torne
tão rentável como a soja. De acordo com Goes et. al.,
No ano de 2010, o governo federal lançou um projeto para o incentivo de
cultivo da palma para diversos fins, dentre eles a produção de biocombustível, o
Programa de Produção Sustentável de Palma de Óleo.
FIGURA 37: PROGRAMA DE PRODUÇÃO SUSTENTÁVEL DE PALMA DE ÓLEO.
FONTE: AMARAL, 2010.
Outra fonte de matéria prima de destaque é a gordura animal, que desponta
como uma interessante opção para a produção de biodiesel, apesar de não ser dada
a devida atenção a essa fonte.
“Historicamente, o sebo tem um preço menor que os óleos vegetais”, afirma
César Abreu, diretor industrial da Bertin Biodiesel. A indústria, instalada em Lins, no
interior de São Paulo, afirma ter a maior capacidade instalada do mundo para
produção de biodiesel de origem bovina, o que mesmo sem os incentivos fiscais,
pode apresentar uma vantagem em relação aos óleos vegetais.
(biodieselrevista.com)
41
41
A Bertin Biodiesel foi a primeira usina que surgiu no Brasil utilizada para a
produção do biocombustível a partir da gordura animal, com um investimento de 40
milhões de reais e com capacidade produtiva de 110 milhões de litros por ano. Por
se tratar de uma empresa que já trabalhava com insumos pecuários, seu
investimento foi considerado reduzido. A tecnologia da Bertin foi importada da Itália,
da Desmett Balestra e implantada pela empresa brasileira Dedini.
Atualmente, existem outras plantas voltadas para a utilização do sebo com
matéria prima, no entanto, a preferência é atuar como uma somatória de força com o
óleo vegetal. Como o caso da empresa Bioverde, que fica em Taubaté (SP), cuja
produção se baseia 70% em óleo vegetal e 30% de sebo, obtendo um bom
rendimento a um custo plausível. A solução encontrada pela Bioverde para
contornar a problemática o sebo em estado sólido à temperatura ambiente foi
realizar o processamento em temperatura mais elevada.
Uma vantagem indiscutível do sebo em relação ao óleo vegetal está no fato
de sua produção não competir com a produção para o abastecimento da população,
uma vez que é considerado um subproduto da pecuária e uma parcela baixíssima da
gordura é utilizada na indústria alimentícia. Além disso, o sebo ganhou um valor
agregado muito alto a partir do momento que passou a ser fonte de combustível,
passando de R$550,00 a tonelada para praticamente o dobro durante o ano de
2006.
FIGURA 38: O SEBO É A SEGUNDA MATÉRIA PRIMA MAIS UTILIZADA PARA BIODIESEL NO BRASIL.
FONTE: biodieselbr.com
42
42
6.3 – PRODUÇÃO
A Figura 39 apresenta os valores de produção em³ de biodiesel no Brasil
entre 2005 e 2011.
FIGURA 39: PRODUÇÃO DE BIODIESEL MÊS A MÊS (01/05 - 02/11).
FONTE: ANP (março/2011)
Por meio do gráfico na Figura 39, pode-se perceber um grande aumento na
produção do biodiesel nos últimos anos. A Figura 40 relaciona tal aumento com a Lei
que obriga a mistura do biodiesel no diesel.
FIGURA 40: RELAÇÃO DO AUMENTO NA PRODUÇÃO COM A LEI 11.097.
FONTE: AMARAL, 2010
Com o gráfico da Figura 40, percebe-se como a lei que obriga a mistura do
biodiesel ao óleo diesel comum afetou a produção anual desse combustível. Até
2007 apresenta um valor baixíssimo na produção, pois o B2 era apenas permitido,
43
43
ou seja, não havia obrigação quanto a alguma porcentagem. Os aumentos
significativos passaram a aparecer a partir de 2008, quando o B2 passou a ser
mandatório e sua porcentagem aumentou ao longo dos anos. Acredita-se que com a
antecipação do B5 para o inicio de 2010, o Brasil se tornou um dos maiores
produtores mundiais de biodiesel no mundo.
6.4 - CUSTO E PREÇO
De acordo com Goes et. al. (2010), o biodiesel é mais caro que o óleo diesel.
Por isso, na implantação do PNPB foi adotado um modelo de estruturação do novo
mercado que evitasse que o seu funcionamento fosse regido, estritamente, pelas
regras convencionais de mercado, em que os preços do diesel e do biodiesel
determinassem a viabilidade do produto. Foi estruturado um mercado regulado e
específico para o biodiesel.
Uma forma de incentivar a produção do biodiesel foi através de redução
parcial ou total na carga tributária na aquisição de matéria prima. No entanto,
primeiramente será discutida a composição de custo do biodiesel. São três itens
principais que participarão dos custos no biodiesel: matéria prima; processamento
industrial e frete e carga tributária, como mostrado na Figura 41.
FIGURA 41: PRINCIPAIS ELEMENTOS NA COMPOSIÇÃO DO CUSTO DO BIODIESEL.
FONTE: GOES et al, 2010
Ainda de acordo com Goes et. al.(2010), a matéria prima compõe 70% do
custo do biodiesel, daí parte a necessidade que se faça uma escolha bem feita
desta. Já os outros 30% dos custos estão relacionados ao outros dois itens
destacado.
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O processamento industrial envolve Os níveis de rendimento, dependendo do
teor de óleo e das características físico-químicas das matérias primas utilizadas, a
rota tecnológica adotada: etílica, metílica ou mista tem custos diferentes. Como já
citado anteriormente, alguns óleos apresentam características que não se encaixam
totalmente nas especificações da ANP, como a viscosidade, acidez, teor de alguns
elementos, mas que mesmo assim apresentam vantagens e podem reduzir custos
de produção caso sejam desenvolvidas tecnologias e conhecimentos que possam
lidar com esses problemas. (Goez, 2010)
No que diz respeito ao frete, uma grande atenção deve ser conferida em
função das condições que algumas estradas brasileiras apresentam e demora em
que o processo de logístico ocorre. Os custos com logística até as distribuidoras de
combustíveis podem aumentar em até R$0,07 por litro de mistura.
(brasilagro.com.br)
Quanto às cargas tributárias, foi criado um sistema de isenção total e parcial
das taxas de acordo com alguns critérios, como mostra a Figura 42.
FIGURA 42: REDUÇÕES PARCIAIS OU TOTAIS DE TAXAS.
FONTE: AMARAL, 2010
Pela Figura 42 é possível perceber que os critérios para a redução de taxas é
de acordo com o fato de a matéria prima ser proveniente da agricultura familiar,
indicando um incentivo à compra do óleo proveniente do pequeno agricultor ao invés
do agronegócio. De acordo com as tabela, não é necessário pagar tributos caso a
matéria prima venha de pequeno agricultor nas regiões norte e nordeste,
independente de qual seja. Além disso, a matéria prima também é um critério
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baseando-se no incentivo às alternativas como a mamona e a palma e
descentralizar o uso da soja. Nas regiões norte e nordeste, caso a matéria prima
seja a mamona ou a palma, a redução é de 14,9% do tributo, representando um
valor de 151,50 reais a ser pago pelo produtor de biodiesel.
Outra forma de se controlar o custo e o preço do biodiesel no Brasil é através
dos leilões organizados pela ANP onde o biodiesel produzido pelos fabricantes é
vendido. Os preços máximos iniciais são estabelecidos pela ANP, o deságio
representa a desvalorização do produto diante desse preço máximo inicial. A Figura
43 mostra quais foram a média ponderada do preço do biodiesel nos leilões.
FIGURA 43: PREÇOS MÉDIOS PONDERADOS DO BIODIESEL NOS ÚLTIMOS LEILÕES.
FONTE: ANP (março/2011) (Dados)
6.5 - MERCADO
De acordo com os dados da Figura 40, a produção do biodiesel no país em
2010 foi de 2,5 bilhões de litros, com o B5.
Por conta dessa política, o país deixou de importar diretamente o mesmo
volume consumido de diesel, evitando gastos diretos em torno de US$ 1,4 bilhão.
Mesmo assim, no ano passado, o Brasil importou 9,1 bilhões de litros de diesel para
suprir suas necessidades. Os gastos foram de US$ 5,131 bilhões, de acordo com
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dados do Ministério de Desenvolvimento, Indústria e Comércio (Mdic).
(brasilagro.com.br)
Alguns produtores acreditam que a exportação é uma maneira de escoar a
produção do biodiesel que não foi vendido nos leilões da ANP, evitando prejuízos.
(biodieselrevista.com)
A Figura 44 mostra a relação entre produção e exportação de biodiesel no
Brasil, assim como uma previsão para o futuro.
FIGURA 44: PRODUÇÃO E EXPORTAÇÃO NO BRASIL.
FONTE: AMARAL, 2010
Atualmente, o Brasil conta com 11 usinas exportadoras. (biodieselbr.com)
Essas usinas, no entanto, têm de lidar primeiramente com a adequação do seu
produto para as especificações dos países para onde serão vendidos. De acordo
com Goes et al. (2010), um exemplo é o biodiesel proveniente do óleo de soja.
Apesar de se adequar as especificações da ANP, possui elevados índices de iodo, o
que muitas vezes representa um entrave a sua entrada no mercado europeu. Além
disso, outras dificuldades encontradas pelos exportadores é a falta de incentivos,
tornando a competição com o biodiesel internacional ainda mais complicada. Além
disso, é necessário que o país saia de sua condição de exportador de matéria prima,
como a soja, e passe para a de exportador de produtos já processados.
(biodieselrevista.com)
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O esperado para os próximos anos em relação à dependência do diesel
importado é que esta diminua gradativamente, até que seja zerado, considerando
que os planos de B10 para 2014 e B20 para 2020 sejam concretizado, bem como a
criação de novas usinas pela Petrobrás até o ano de 2017. No entanto, para atender
essa mistura de 20% até a data planejada, o investimento será de R$7,3 milhões
para a produção estimada de 14,3 bilhões de litros (brasilagro.com.br).
Atualmente, o biodiesel é praticamente todo utilizado para a mistura com o
óleo diesel e um pequeno excedente, como mostrado na figura é exportado. Ou
seja, não há estocagem do biodiesel. (brasilagro.com.br)
7 - CONCLUSÃO
A produção do biodiesel tem apresentado um potencial promissor no mundo
inteiro, principalmente através da sua contribuição para a preservação do meio
ambiente. No Brasil essa produção apresenta vantagens competitivas em relação a
outros países, devido as suas condições edafoclimáticas. Apesar de se localizar
entre os maiores produtores mundiais do biodiesel, o país ainda tem o que
desenvolver em no que diz respeito a esse tipo de combustível. É necessário
difundir ainda mais as pesquisas voltadas para as outras fontes de matéria prima.
Apesar das boas condições que levaram a soja a ser a principal fonte, torná-la a
fonte exclusiva é arriscado, não trazendo benefícios a longo prazo: causará um
excesso desnecessário de farelo considerando que há outras oleaginosas com
maior rendimento a serem cultivadas. Deve-se ressaltar ainda problema da glicerina,
que não tem destino definido. Para que se possa produzir biodiesel suficiente para
substituir o diesel, o país deverá pagar o custo da sua produção. É interessante por
parte do governo federal que torne o projeto biodiesel, acima de tudo, um projeto
social. O setor primário da economia brasileira, muitas vezes não abre espaço para
o pequeno agricultor. A redução tributaria para os produtores que adquirirem sua
matéria prima de agricultura familiar é uma boa alternativa para este poder
estabelecer sua renda. A melhora na produção de biodiesel de maneira geral é
importante para que o Brasil possa, também, deixar seu posto de exportador de
matéria prima, para ser também exportador de produtos industrializados, com maior
valor agregado.
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