BIODIESEL:

A PARTIR DE GORDURA ANIMAL

Maringá2009

SUMÁRIO

1.0) BIODIESEL..............................................................................................................4

Trabalho apresentado à disciplina de Tecnologia Química servindo como avaliação integral do primeiro Bimestre do Curso de Química Bacharelado, Departamento de Química, Centro de Ciências Exatas da Universidade Estadual de Maringá.

Professor: Msc. Valter R. Gianotto

1.1) Breve histórico sobre surgimento do biodiesel.........................................................4

1.2) Biodiesel: Questões ambientais e socioeconômicas.................................................6

1.3) Biodiesel e as matérias-primas para sua produção....................................................7

2.0) GORDURA ANIMAL COMO FONTE DE BIODIESEL.......................................9

3.0) COMPOSICAO DO BIODIESEL...........................................................................13

4.0) ESTRUTURAS QUÍMICAS DE GORDURAS ANIMAIS....................................15

5.0) PROPRIEDADES FÍSICAS E QUÍMICAS DA MATÉRIA-PRIMA E DO

BIODIESEL....................................................................................................................17

5.1) Índice de acidez........................................................................................................17

5.2) Índice de Iodo .........................................................................................................17

5.3) Teores de sódio, potássio e sabões..........................................................................18

5.4) Densidade................................................................................................................19

5.5) Viscosidade Cinemática..........................................................................................20

5.6) Ponto de Fulgor.......................................................................................................21

5.7) Ponto de Entupimento de Filtro a frio (PEFF)........................................................21

5.8) Faixa de Destilação.................................................................................................23

5.9) Número e Índice de Cetanos...................................................................................23

6.0) PRINCIPAIS PROCESSOS DE PRODUÇÃO INDUSTRIAL DE BIODIESEL..25

7.0) METODOLOGIAS PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL...................................26

7.1) Esterificação por catálise ácida................................................................................29

7.2) Transesterificação por catálise básica......................................................................30

7.3) Transesterificação por catálise heterogênea.............................................................30

7.4) Transesterificação por catálise enzimática...............................................................31

7.5) Transesterificação com metanol supercrítico..........................................................32

8.0) UMA ANÁLISE SOBRE O MERCADO MUNDIAL DO BIODIESEL...............32

2

8.1) Cenário do mercado biodiesel em alguns países......................................................36

8.1.1) Alemanha..............................................................................................................36

8.1.2) França...................................................................................................................38

8.1.3) Estados Unidos.....................................................................................................39

8.1.4) Brasil....................................................................................................................40

9.0) QUEM APOSTA NO BIODIESEL, A PARTIR DO SEBO BOVINO, NO

BRASIL..........................................................................................................................42

10.0) CONCLUSÃO.......................................................................................................43

1.0) BIODIESEL

1.1) O surgimento do biodiesel

3

As experiências com alternativas de combustíveis não são recentes,

comprovando a preocupação da população com o eventual esgotamento das reservas

petrolíferas. As primeiras experiências com o uso comercial do biodiesel na Europa

surgiram nos anos da Segunda Guerra Mundial (Patente belga de 1937).

Outros registros históricos apontam que o Dr. Rudolf Diesel desenvolveu o

motor diesel, em 1895, levando sua invenção à mostra mundial em Paris, em 1900,

usando óleo de amendoim como combustível. Em 1911, teria afirmado que “o motor

diesel pode ser alimentado com óleos vegetais e ajudará consideravelmente o

desenvolvimento da agricultura dos países que o usarão”. Já no Brasil os estudos acerca

de combustíveis alternativos iniciaram na década de 70, com a experiência do PRO-

ÁLCOOL. A idéia de utilizar o biodiesel no Brasil surgiu na Universidade do Ceará,

nos últimos anos da década de 70. Assim, segue abaixo um breve histórico dos

principais fatos associados à utilização de biomassa para fins energéticos no mundo,

especialmente biodiesel (1):

1900: Primeiro ensaio por Rudolf Diesel, em Paris, de um motor movido a óleos

vegetais.

1937: Concessão da primeira patente a combustíveis obtidos a partir de óleos

vegetais (óleo de palma), a G. Chavanne, em Bruxelas/Bélgica. Patente 422.877.

1938: Primeiro registro de uso de combustível de óleo vegetal para fins

comerciais: ônibus de passageiros da linha Bruxelas-Lovaina/BEL.

1939-1945: Inúmeros registros de uso comercial na “frota de guerra” de

combustíveis obtidos a partir de óleos vegetais.

1975: Lançamento do programa PRO-ÁLCOOL.

1980: Depósito da 1ª Patente de Biodiesel no Brasil - Dr. Expedito Parente.

4

1988: Início da produção de biodiesel na Áustria e na França e primeiro registro

do uso da palavra “biodiesel” na literatura.

1997: EUA aprovam biodiesel como combustível alternativo.

2002: Alemanha ultrapassa a marca de 1milhão ton/ano de produção.

12/2003: DECRETO do Governo Federal Institui a Comissão Executiva

Interministerial (CEI) e o Grupo Gestor (GG), encarregados da implantação das

ações para produção e uso de biodiesel.

24/11/2004: Publicadas as resoluções 41 e 42 da ANP ( Agencia Nacional do

Petróleo), que instituem a obrigatoriedade de autorização deste órgão para

produção de biodiesel, e que estabelece a especificação para a comercialização

de biodiesel que poderá ser adicionado ao óleo diesel, na proporção 2% em

volume.

06/12/2004: Lançamento do Programa de Produção e Uso do biodiesel pelo

Governo Federal.

24/03/2005: Inauguração da primeira usina e posto revendedor de Biodiesel no

Brasil (Belo Horizonte/MG).

O biodiesel inseriu-se na matriz energética brasileira a partir da criação de seu

marco regulatório, através da lei 11.097/2005, publicada no Diário Oficial da União em

13/01/2005. Assim, de janeiro de 2005 a janeiro de 2008 foi proposta a mistura

voluntária de 2% de biodiesel ao diesel (B2).

A partir de janeiro de 2008 a janeiro de 2013, mistura B2 é compulsória e a

mistura de 5% do biodiesel ao diesel (B5) é facultativa e por fim, após janeiro de 2013 a

mistura B5 torna-se obrigatória.

1.2) Biodiesel: Questões ambientais e socioeconômicas

5

Reduzir a poluição ambiental é hoje um objetivo mundial. Todo dia tomamos

conhecimento de estudos e notícias indicando os males do efeito estufa. O uso de

combustíveis de origem fóssil tem sido apontado como o principal responsável por isso.

A emissão de gases da combustão dos motores que operam com biodiesel não

contém óxidos de enxofre, principal causador da chuva ácida e de irritações das vias

respiratórias. O biodiesel possui menos que 0,05% em massa de enxofre total, enquanto

o diesel convencional possui 0,15% (Dados CERBIO – TECPAR, PR, 2007).

A produção agrícola que origina as matérias primas para o biodiesel capta CO2

da atmosfera durante o período de crescimento, sendo que apenas parte desse CO2 é

liberada durante o processo de combustão nos motores, ajudando a controlar o “efeito

estufa”, causador do aquecimento global do planeta. Além disso, a produção de

biodiesel possibilita pleitear financiamentos internacionais em condições favorecidas,

no mercado de créditos de carbono, sob o Mecanismo de Desenvolvimento Limpo

(MDL), previsto no Protocolo de Kyoto. O mercado de créditos de carbono, previsto no

Protocolo de Kyoto, já vem realizando algumas operações. A vantagem consiste,

basicamente, em financiar empreendimentos que contribuam para reduzir a emissão de

gases causadores do efeito estufa tais como o gás carbônico e o enxofre, dentre outros.

Assim, os empreendimentos são financiados em condições especiais, como estímulo à

sua contribuição para a melhoria das condições ambientais do planeta.

O aspecto social é de fundamental importância. O cultivo de matérias-primas e a

produção industrial de biodiesel, ou seja, a cadeia produtiva do biodiesel tem grande

potencial de geração de empregos, promovendo, dessa forma, a inclusão social,

especialmente quando se considera o amplo potencial produtivo da agricultura familiar.

Com o passar dos anos, o preço da gasolina, diesel e derivados de petróleo

tendem a subir. A cada ano o consumo aumenta e as reservas diminuem. Além do

6

problema físico, há o problema político: a cada ameaça de guerra ou crise internacional,

o preço do barril de petróleo dispara.

As perspectivas para o mercado de combustíveis, se tudo continuar como está,

não são positivas. O petróleo e demais fontes fósseis de energia estão com os dias

contados. Segundo especialistas, as reservas atuais darão conta do abastecimento

mundial por mais apenas 40 anos.

Por conta deste panorama, e das questões acima apresentadas, o mundo todo

começa a investir seriamente em outras fontes prováveis de energia que já vinham

sendo estudadas no passado, sejam as opções a produção de biocombustíveis, o melhor

aproveitamento de gás natural ou qualquer outro combustível renovável e não-poluente.

A inserção do biodiesel na matriz energética brasileira causa um grande

crescimento econômico. Em 2004, o Brasil gastou com importações de óleo diesel,

aproximadamente US$ 826 milhões, em dólares corrente (4). Assim estima-se que a

diminuição de importações com petróleo e derivados, proveniente da mistura de

biodiesel a 2% no óleo diesel (B2), geraria uma economia em divisas de US$ 160

milhões / ano, enquanto que para a mistura de biodiesel a 5% no óleo diesel (B5)

haveria uma economia de US$ 400 milhões / ano (2).

1.3) Biodiesel e as matérias-primas para sua produção

De um modo geral, biodiesel é definido como o derivado monoalquil éster de

ácidos graxos de cadeia longa, proveniente de fontes renováveis como óleos vegetais ou

gordura animal, cuja utilização está associada à substituição de combustíveis fósseis em

motores de ignição por compressão (motores do ciclo Diesel)(3).

7

As matérias-primas para a produção de biodiesel incluem óleos vegetais puros e

residuais, e as gorduras animais, produtos basicamente de triglicerídeos, ésteres de

glicerol e ácidos graxos.

O Brasil apresenta inúmeras fontes de extração do óleo vegetal com potencial

para a produção de biodiesel, são as oleaginosas como a mamona, dendê, soja, girassol,

pinhão manso, caroço de algodão, nabo forrageiro, amendoim, babaçu, etc. Cada região

do Brasil tem um determinado potencial para produção de oleaginosa, podendo assim a

cadeia produtiva de biodiesel desenvolver economicamente essas regiões (4), Figura 1.

Fonte: MME/2004

Figura 1: Regiões potencializadas na produção do biodiesel.

Os óleos e gorduras de animais possuem estruturas químicas semelhantes as dos

óleos vegetais, sendo moléculas triglicerídicas de ácidos graxos. As diferenças estão nos

tipos e distribuições dos ácidos graxos combinados com o glicerol. Portanto, as

gorduras de animais, pela sua estrutura química semelhante aos óleos vegetais, também

podem ser transformadas em biodiesel. Os exemplos de gorduras animais são o sebo

bovino, os óleos de peixes, o óleo de mocotó, a banha de porco, entre outras matérias

graxas de origem animal.

Além dos óleos e gorduras virgens, os óleos e gorduras residuais, resultantes do

processamento domésticos, comerciais e industriais também servem de matéria-prima.

As possíveis fontes de óleos e gorduras residuais são: as lanchonetes, as cozinhas

8

industriais, comerciais e domésticas, onde são praticadas as frituras de alimentos,

indústrias nas quais processam frituras de produtos alimentícios, como amêndoas,

tubérculos, salgadinhos, e várias outras modalidades de petiscos, os esgotos municipais

onde a nata sobrenadante é rica em matéria graxa, possível de extrair óleos e gorduras,

águas residuais de processos de certas indústrias alimentícias, como as indústrias de

pescados, de couro, etc.

O óleo, depois de usado, torna-se um resíduo indesejado e sua reciclagem como

biocombustivel alternativo não só retira do meio ambiente um poluente, mas também

permite a geração de uma fonte alternativa de energia.

2.0) GORDURA ANIMAL COMO FONTE DE BIODIESEL

As gorduras animais representam uma fonte de biomassa que já está sendo

bastante utilizada como matéria-prima para produção de biodiesel. Este material graxo é

um resíduo industrial que pode ser reaproveitado e utilizado para produção de energia.

O biocombustivel originado a partir deste material residual apresenta propriedades

comparáveis as do diesel, exceto pela sua alta viscosidade (depende diretamente da

quantidade de compostos saturados como os ésteres dos ácidos palmítico e esteárico),

que pode vir a causar problemas no sistema de injeção de motores.

A matéria graxa de origem animal apresenta maiores percentagens de oxigênio

quando comparada ao diesel mineral e, este fator proporciona uma combustão eficiente.

No entanto, ainda não existem limites padrões especificados para o biodiesel de

origem animal. Este é um dos motivos pelo qual, o biodiesel proveniente deste material

é mais utilizado em formulações com o diesel convencional.

Dentre as gorduras animais que estão sendo utilizadas para obtenção de ésteres

alquílicos, as mais utilizadas são o sebo bovino, gordura de frango, banha de porco e

9

óleo de peixe. Estas gorduras são de fácil obtenção e apresentam um custo relativamente

barato como subprodutos em indústrias alimentícias.

A produção de biodiesel a partir de gordura animal proporciona uma grande

vantagem ambiental evitando a disposição inadequada de resíduos animais, que na

maioria dos casos não recebem nenhum tipo de tratamento e acabam chegando aos rios

e córregos provocando inúmeros problemas no meio ambiente.

Um desses problemas causados pela poluição é a eutrofização, isto é, a

proliferação de algas tóxicas e de plantas aquáticas (macrófitas), que se alimentam dos

nutrientes dos resíduos orgânicos expelidos pelos animais. Além disso, esta forma de

poluição também pode causar sérios problemas para o tratamento de águas e danos a

piscicultura.

Os sebos comestíveis e não comestíveis são excelentes matérias-primas para

obtenção de ésteres alquílicos, visto que são originados em grandes quantidades a partir

dos processos de matança de animais e execução do empacotamento de carnes em

indústrias alimentícias. A utilização deste material na obtenção de biocombustiveis

proporciona vantagens energéticas, ambientais e econômicas.

O Sebo não comestível é geralmente usado como suplemento para ração animal

(maior parte), seguido por sabões, lubrificantes e outros usos. Existe também o sebo

obtido de animais infectados com uma doença neurodegenerativa chamada de

encefalopatia espongiforme bovina (do inglês Bovine Spongiform Encephalopathy). O

gado contaminado com esta doença neurológica é excluído do consumo alimentar,

porém o seu uso na indústria de biocombustiveis não teria o menor problema.

A gordura animal difere de alguns óleos vegetais como o de soja e o de colza,

com respeito as suas propriedades químicas. Estes óleos vegetais apresentam em sua

composição uma grande quantidade de ácidos graxos insaturados, entretanto nas

10

gorduras animais, como o sebo, ocorre o contrario, apresentam uma quantidade maior

de ácidos graxos saturados. A presença da grande concentração de compostos saturados

influencia em duas propriedades importantes dos combustíveis que são inversas: a

estabilidade, a oxidação e o ponto de nevoa. O tempo de estabilidade à oxidação

aumenta com o aumento de compostos saturados no biodiesel obtido de gordura animal.

Porém, o ponto de nevoa aumenta para o biodiesel com o aumento da concentração de

compostos saturados e como conseqüência o desempenho do motor pode diminuir.

As graxarias são unidades de processamento normalmente anexadas aos

matadouros ou frigoríficos, mas também podem ser autônomas. Elas utilizam

subprodutos ou resíduos das operações de abate e de limpeza das carcaças e das

vísceras, sangue, parte dos animais não comestíveis e aquelas condenadas pela inspeção

sanitária.

Muitos resíduos de frigoríficos podem causar problemas ambientais graves se

não forem gerenciados adequadamente. A maioria é altamente putrescível e pode, por

exemplo, causar odores se não processada rapidamente nas graxarias anexas ou

removida adequadamente das fontes geradoras no prazo máximo de um dia, para

processamento adequado por terceiros.

O gerenciamento destes resíduos pode ser critico, principalmente para pequenas

empresas, que carecem de recursos e onde o processamento interno dos resíduos, não

raro, e inviável.

Segundo nota da Revista ABCZ 7, o sebo de boi tornou-se a matéria-prima mais

utilizadas na indústria do gênero de limpeza. Quatrocentas e cinqüenta mil toneladas de

sebo de boi estão sendo direcionadas anualmente no Brasil só para atender a produção

de dois itens básicos na limpeza da casa e na higiene pessoal, o sabão e o sabonete. Por

mês, saem das indústrias no país quase 50 milhões de toneladas dos dois produtos. Nas

11

multinacionais Gessy Lever e Colgate-Palmolive do Brasil, até as indústrias brasileiras

responsáveis por marcas como o sabão Minuano, por exemplo, o sebo de boi é utilizado

em larga escala.

As gorduras dos animais vivos usualmente são brancas ou sem cor e são

quimicamente formadas de triacilglicerois. A partir do momento do abate, naturalmente

tem inicio a decomposição. Com a morte, a ação de enzimas e bactérias inicia mudanças

na cor e no teor de ácidos graxos livres. Deste modo, o controle enzimático e

bacteriológico antes do abate é fator essencial para obtenção de um selo de qualidade 5,6.

O próximo passo importante para a preservação da qualidade do sebo esta no uso

de melhores e mais modernos processos para abate, separando a gordura da proteína

sólida e da água contida nos materiais crus. Também tem grande importância a

utilização de boas práticas no carregamento, estocagem e manuseio para minimizar ou

eliminar a degradação da qualidade de antes da utilização da gordura 5,6.

Logo, a seleção e controle de qualidade das gorduras utilizadas, o uso de

modernos processos de abate juntamente com uma boa estocagem e processo de

manuseio são as premissas para produzir e manter a qualidade do produto.

Com o inicio da produção do biodiesel, os investidores despertaram para o papel

estratégico desta matéria-prima. Inicialmente pela questão da produtividade do óleo

(100%), em segundo lugar pelo abastecimento sem concorrência e finalmente pelo fator

fundamental para seu preço final que é seu custo de produção. Para exemplificar, 1kg de

sebo bovino se transforma em 1 quilograma de óleo, ao passo que 1kg de soja se

transforma em 170g de óleo, restando ainda comparar custos de aquisição e sua

variabilidade no tempo.

Considerando os problemas de abastecimento que vem ocorrendo com algumas

matérias-primas vegetais, a gordura animal – principalmente de bovinos e avinos –

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adquiriu significativa importância, inclusive pelo fato de os projetos industriais poderem

estar acoplados a plantas industriais já existentes no abate de animais. Isto garantiria o

abastecimento ao longo do ano, sem maiores preocupações com a procura e

principalmente gasto com transporte em relação à matéria-prima, podendo gerar

economia ao produtor de biodiesel. Deve-se considerar, também, a agregação de valor a

um subproduto que, sem um tratamento adequado, poderá gerar uma alta poluição

ambiental. Portanto, o sebo bovino apresenta vantagens potenciais na produção de

biodiesel, como:

- Redução do uso de combustíveis fóssil;

- Eventual redução de custos por tonelada de vapor produzida (dependendo das

eficiências de combustão e dos preços/custos relativos dos combustíveis);

- Redução da geração de SO2 (sebo tem baixo teor de enxofre);

- Redução de riscos de poluição associados ao transporte de sebo, se este e

queimado nas unidades produtivas que o geram 16.

3.0) COMPOSIÇÃO DO BIODIESEL

As gorduras animais são geralmente classificadas como sebos, gorduras que

apresentam estado sólido em temperatura ambiente, devido a sua composição percentual

ser elevada em ácidos graxos saturados, principalmente o esteárico.

Uma exceção são as gorduras de frangos, classificada como óleo de frango,

devido também a sua composição percentual, neste caso com valores baixos de ácido

esteárico, ficando próximas a óleos como o de soja, apresentando-se em estado líquido a

temperatura ambiente, facilitando a reação de transesterificação.

Abaixo seguem-se algumas tabelas que reportam a composição de ácidos graxos

encontrados em alguns tipos de gorduras animais.

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Tabela 1: Composição media de ácidos graxos no biodiesel de suíno.

NUMERO DE CARBONOS ÁCIDO GRAXO PORCENTAGEM

C14:0 MIRÍSTICO 1,3

C16:0 PALMÍTICO 24,6

C16:1 n-7 PALMITOLÉICO 2,0

C18:0 ESTEÁRICO 13,1

C18:1 n-9 e C18:1 n-7 OLEICO E cis-VACCÊNICO 43,5

C18:2 n-6 LINOLÉICO 15,5

Tabela 2: Composição media de ácidos graxos no biodiesel de bovino

ÁCIDO GRAXO PORCENTAGEM

C14:0 MIRÍSTICO 3 A 7

C16:0 PALMÍTICO 30

C18:0 ESTEÍRICO 20 A 25

C18:1 n-9 OLÉICO 45

C18:2 n-6 LINOLÉICO 1 A 3

C16:1 n-7 PALMITOLÉICO 1 A 3

Fonte: Graboski e Mccormick, 1998.

Tabela 3: Composição media de ácidos graxos no biodiesel de frango

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4.0) ESTRUTURAS QUÍMICAS DE GORDURAS ANIMAIS

4.1) Ácido graxo linolênico (C18:3n-6)

4.2) Ácido graxo linoléico (C18:2n-6)

4.3) Ácido graxo mirístico (C14:0)

15

4.4) Ácido graxo palmítico (C16:0)

4.5) Ácido graxo esteárico (C18:0)

4.6) Ácido graxo oléico (C18:1n-9)

4.7) Ácido graxo palmitoléico (C16:1n-7)

4.8) Ácido graxo cis-vaccênico (C18:1n-7)

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5.0) PROPRIEDADES FÍSICAS E QUÍMICAS DA MATÉRIA-PRIMA E DO

BIODIESEL

5.1) Índice de Acidez

O teste de índice de acidez, semelhante à viscosidade, é um método simples para

monitorar a qualidade dos combustíveis. O índice de acidez (IA) deve ser uma das

primeiras análises realizadas, uma vez que o valor encontrado pode refletir a eficiência

do processo de obtenção do biodiesel. De acordo com a Resolução 42 da ANP o limite

máximo estipulado para IA e 0,8 mg KOH/g. No entanto, se for encontrado um IA alto

(superior a 2 mg KOH/g de amostra) é possível supor que alguns ácidos graxos livres

permanecem no biodiesel.

Lebedevas e colaboradores testaram algumas propriedades de diferentes

amostras de biodiesel produzidas através da transesterificação com álcool metílico, onde

avaliaram o IA das amostras de biodiesel dos óleos vegetais de colza e linhaça e, das

gorduras animais sebo bovino e banha de porco. Estes testes apresentaram valores de

acidez bastante semelhantes que variaram de 0,4 a 0,5 mg KOH/g.

Lee e colaboradores realizaram alguns testes para comparar propriedades de

mistura B20 (20% biodiesel de soja e 80% petrodiesel) com as do diesel mineral puro.

Uma das propriedades destacadas foi o índice de acidez, o qual apresentou um valor

bem acessível (0,32 mg KOH/g) para a B20.

5.2) Índice de Iodo

O índice de iodo está diretamente relacionado com o total de instaurações de um

material lipídico, ou seja, o índice de iodo aumenta com o aumento na proporção de

instaurações. A determinação do índice de iodo é usualmente baseada no método padrão

europeu de biodiesel (norma EN 14111), que segue o método químico clássico em que

17

se utiliza a solução de Wijs. Entretanto, esta propriedade pode demonstrar sua

importância, quando se trata de uma avaliação de estabilidade à oxidação do

combustível.

A estabilidade à oxidação de ésteres metílicos de ácidos graxos, também

chamados de FAMEs (do inglês Fatty Acid Methyl Esters) é definida como a medida do

grau de resistência a oxidação, a qual depende do grau de instaurações e da posição da

dupla ligação ao longo das moléculas, podendo ocasionar a formação de depósitos no

motor e a deterioração do óleo de lubrificação. Este problema afeta o biodiesel

principalmente durante a estocagem.

A resolução 42 da ANP não determina um limite para o índice de iodo do

biodiesel. Entretanto, o Padrão Europeu EM 14214 estipula um valor máximo de 120g

I2/100g para o biodiesel. Lebedevas e colaboradores realizaram análises para avaliar o

índice de iodo dos ésteres metílicos provenientes dos óleos de linhaça e colza e

encontraram valores 176,2 e 116,3 I2/100g respectivamente. Porém para os ésteres

metílicos obtidos do sebo bovino e banha de porco foram encontrados os valores de

51,5 e 64,9 I2/100g respectivamente.

5.3) Teores de sódio, potássio e sabões

A catalise básica homogênea é bastante utilizada em processos industriais para

obtenção de biodiesel, pois este tipo de reação apresenta rendimentos elevados em

tempos menores. As bases mais utilizadas como catalisadores são os hidróxidos de

potássio ou de sódio, os quais são os geradores da contaminação com sódio e potássio

na produção de biodiesel. Segundo a Resolução 42 da ANP o limite máximo para a

contaminação sódio + potássio é de 10mg/Kg.

18

Embora a transesterificação de óleos vegetais e gorduras animais na presença

destes catalisadores alcalinos seja uma reação relativamente simples, que ocorre a

pressão atmosférica e temperaturas amenas (25 a 70°C aproximadamente), existe o

inconveniente de produzir sabões, devido a presença de água e/ou ácidos graxos livres

no meio reacional. A catálise alcalina apresenta uma incapacidade de esterificar os

ácidos graxos livres, e estes por sua vez reagem com bases solúveis formando sabões.

Consequentemente a saponificação consome o catalisador, reduz o rendimento

da transesterificação, dificulta os processos de separação da glicerina e purificação do

biodiesel e também aumenta a viscosidade podendo gerar depósitos no motor além de

catalisar reações de polimerização. Devido a estes inconvenientes o uso de catalisadores

alcalinos necessita que o óleo ou gordura empregado esteja isento de água e contenha

menos que 0,3% de ácidos graxos livres. O teor de sabões no biodiesel não tem um

limite estipulado pela ANP.

O óleo de soja apresenta aproximadamente 0,3% de ácidos graxos livres, porém

as gorduras residuais apresentam concentrações maiores dos mesmos devido a hidrólise

do óleo com a água.

5.4) Densidade

A medida de densidade, também conhecida como massa específica, é uma

propriedade importante e tem o objetivo de restringir a utilização de alguns materiais

como matéria-prima para a produção de biodiesel. A densidade e outras características

como volatilidade e viscosidade são geralmente independentes e exercem uma grande

influência em processo como a injeção de combustível e a preparação deste para a

ignição automática.

19

Consequentemente, deve-se obter parâmetros aceitáveis para cada propriedade

físico-química com o objetivo de otimizar o processo de combustão no motor. O

estabelecimento de um valor mínimo para densidade, deve-se a necessidade de obter

uma potência máxima para o motor, que usa o combustível com controle de vazão na

bomba de injeção. Além disso, este valor estabelecido previne a formação de fumaça

quando opera com potencia máxima. No entanto, a Resolução 42 da ANP não

estabelece um limite para densidade do biodiesel.

5.5) Viscosidade Cinemática

A viscosidade cinemática é a medida da resistência interna ao escoamento de um

combustível. Esta propriedade é considerada uma das mais importantes, pois ela

influencia na operação da injeção de combustível no motor, principalmente em baixas

temperaturas, quando o aumento da viscosidade afeta a fluidez do combustível. O

controle da viscosidade tem como objetivo permitir a boa atomização do óleo e

preservar suas características lubrificantes. Os altos valores de viscosidade podem levar

a outros problemas como desgaste das partes lubrificadas do sistema de injeção,

vazamento da bomba de combustível, atomização incorreta na câmara de combustão e

carbonização nos pistões 16.

Esta propriedade física, também pode ser utilizada para selecionar o perfil de

ácidos graxos, presentes na matéria-prima utilizada para a produção do biocombustivel.

Um aumento no tamanho da cadeia e/ou no grau de saturação aumenta

proporcionalmente a viscosidade. Fatores como a posição e a configuração das duplas

ligações (a ligação dupla cis apresenta uma viscosidade menor que a trans) também

podem influenciar na viscosidade.

20

5.6) Ponto de Fulgor

O ponto de fulgor é a menor temperatura, na qual o combustível ao ser aquecido,

sob condições controladas, gera uma quantidade de vapores suficiente para formar com

o ar uma mistura capaz de inflamar. Esta propriedade não exerce influência direta no

funcionamento dos motores, no entanto está relacionada à inflamabilidade e serve como

indicativo das precauções que devem ser tomadas durante o manuseio, transporte e

armazenamento do combustível. Com respeito ao biodiesel, a especificação do ponto de

fulgor tem como objetivo limitar a quantidade de álcool residual presente neste

biocombustivel.

De acordo com ANP, o limite mínimo para ponto de fulgor e 38°C. porém o

diesel convencional apresenta um ponto de fulgor normalmente variável (54 a 71°C),

enquanto o biodiesel apresenta um ponto de fulgor acima de 93°C. Por conseguinte, o

biodiesel é considerado um combustível mais seguro que o diesel, em relação ao

transporte, armazenamento e manuseio no que se refere ao perigo de incêndio 16.

5.7) Ponto de Entupimento de filtro a frio (PEFF)

O ponto de entupimento é considerado a análise mais importante de um

combustível quando este funciona em temperaturas baixas, pois ele influencia

diretamente a operação do combustível no motor em temperaturas menores.

Um dos principais problemas associados ao uso de biodiesel são as propriedades

de fluidez a baixas temperaturas, as quais são monitoradas pelo ponto de nevoa e ponto

de fusão. Altos valores para estas grandezas implicam em baixa fluidez. O ponto de

nevoa é a temperatura na qual uma substância liquida fica turva devido à formação de

cristais e solifidifica. O ponto de nevoa é ligeiramente superior ao ponto de fusão, pode

ser definido como a mais baixa temperatura na qual a substância pode fluir. Gorduras

21

saturadas têm pontos de fusão significativamente mais altos que gorduras insaturadas.

Assim combustíveis derivados de biodiesel de gorduras ou óleos com quantidades

significantes de ácidos graxos saturados exibirão ponto de nevoa e pontos de fusão mais

altos. Ambos podem ser calculados pelo ponto de entupimento de filtro a frio.

Algumas especificações em relação a propriedades a baixas temperaturas são

padrões para biodiesel. O ponto de nevoa é uma propriedade citada na ASTM D6751,

mas seu limite não é definido, entretanto é uma propriedade importante no Brasil devido

a grande variação das condições climáticas em todo o território.

De acordo com a literatura, o ponto de entupimento de biodiesel originado de

gordura animal é um pouco maior que o do biodiesel de soja, visto que as gorduras

animais apresentam uma quantidade maior de ácidos graxos saturados, os quais

demonstram uma tendência maior à precipitação em baixas temperaturas do que os

ácidos graxos insaturados.

Dorado e colaboradores analisaram o ponto de entupimento de filtro a frio do

biodiesel metílico proveniente do óleo de oliva residual e encontraram um valor de

-9°C. Wyatt e colaboradores realizaram testes para avaliar o ponto de entupimento de

filtro a frio de ésteres metílicos originados do óleo de soja e de gorduras animais, sendo

feita uma comparação com o valor de ponto de entupimento do petrodiesel. Os valores

de ponto de entupimento do diesel e dos ésteres metílicos estão presentes na Tabela 4.

Tabela 4 – Dados de pontos de entupimento de filtro a frio do petrodiesel,

biodiesel de soja, banha, sebo e frango.

Combustíveis Ponto de Entupimento (°C)

Diesel -2,7

Biodiesel de Soja -3,3

Biodiesel de Frango 1,3

22

Biodiesel de Sebo 8,0

Biodiesel de Banha 8,3

5.8) Faixa de Destilação

A curva de destilação exerce uma influencia direta na evolução da combustão.

Uma das características do diesel convencional é apresentar uma faixa de ponto de

ebulição específica. A produção do diesel é baseada em um controle dos limites de seus

pontos de ebulição e, devido a isto, o petrodiesel normalmente é ajustado para não

apresentar variações significativas nestes limites.

As características de ponto de fulgor e pressão de vapor do diesel mineral variam

em função da quantidade de hidrocarbonetos leves, e estas são diretamente relacionadas

com o ponto inicial de destilação dos produtos. Um decréscimo no ponto de ebulição

inicial e na temperatura da primeira fração do liquido recuperado na destilação ocasiona

um aumento da volatilidade dos combustíveis, o qual pode ser confirmado pelo aumento

de suas pressões de vapor e consequentemente, pelos seus baixos pontos de fulgor.

O biodiesel, que é constituído por uma mistura de ésteres alquílicos, tende a

apresentar propriedades físicas semelhantes aquelas dos ésteres alquílicos puros.

Consequentemente, é esperado que a mistura destes compostos apresente volatilidade e

pontos de ebulição semelhantes que dependem da composição de ácidos graxos.

5.9) Número e Índice de Cetanos

O número/índice de cetanos é uma das propriedades mais importantes do diesel

mineral. Esta propriedade descreve a qualidade de ignição do combustível e, o seu

aumento normalmente proporciona uma redução no consumo de combustível e nas

emissões liberadas. Um combustível que apresenta alto número/índice de cetanos

23

inflama com mais facilidade quando é injetado dentro do motor, ou seja, um NC/IC alto

produz uma combustão mais eficiente e pode amenizar o barulho emitido pelos motores.

O índice de cetanos é uma ferramenta útil para estimar o número de cetanos de

acordo com o padrão ASTM, ou seja, o número de cetanos é medido com o auxilio de

um motor especial e o índice de cetanos é calculado. Os valores de índice de cetanos

(IC) calculados são usualmente semelhantes ao número de cetanos (± 2 unidades),

especialmente na faixa de 30-60 cetanos como mencionado na ASTM D 976, a qual

calcula o IC em função do ponto de ebulição médio e da densidade. Na América do

Norte os níveis de cetanos são considerados baixos, pois a especificação mínima para

eles é de 40, enquanto na maior parte do mundo o mínimo é de 45. Um valor médio

típico nos EUA para o diesel está em torno de 45.

O Índice de Cetano (IC) calculado por equação de quatro variáveis proporciona

uma forma para estimar o número de cetanos ASTM de combustíveis destilados por

medidas da densidade e temperaturas de destilação, e é definido através da norma

ASTM 4737. O valor computado pela equação é denominado Índice de Cetano

Calculado por Equação de Quatro Variáveis. O IC não é um método opcional para

expressão do número de cetanos ASTM, mas uma ferramenta suplementar para estumar

o número de cetanos quando usado com conhecimento de suas limitações.

De acordo com a ASTM 4737 o método de teste “Índice de Cetano Calculado

por Equação de Quatro Variáveis” e particularmente aplicável para óleos diesel

combustíveis, contendo óleos de correntes de destilação direta, craqueamento ou

mistura dos dois. Também pode ser usado para combustíveis pesados com temperatura

dos 90% recuperados menos que 382°C e para combustíveis contendo derivados que

não sejam de petróleo, provenientes de destilados de alcatrão e óleos de xisto.

24

Uma correlação em unidades SI é estabelecida entre o número de cetanos

ASTM, a densidade, e as temperaturas dos 10%, 50% e 90% recuperados do

combustível.

O biodiesel costuma apresentar NC e/ou IC mais alto que o petrodiesel e, isto se

deve ao foto do biodiesel apresentar uma percentagem maior de oxigênio na sua

composição. Muitos pesquisadores têm citado que o IC do biodiesel depende da

composição original do óleo usado como matéria-prima. Quanto mais saturada e longa a

cadeia carbônica do éster, maior o valor de IC. Consequentemente o biodiesel de

gorduras animais apresenta um IC maior que o biodiesel de óleos vegetais.

6.0) PRINCIPAIS PROCESSOS DE PRODUÇÃO INDUSTRIAL DE

BIODIESEL

A produção do biodiesel em escala industrial é recente no mundo. A Alemanha

foi o primeiro país a dar inicio a um processo de produção em escala (1988), seguido

pela Áustria e França. No Brasil e nos Estados Unidos, a produção em escala só iniciou

em 2003.

As tecnologias empregadas nos processos produtivos conhecidos tendo como

insumo básico o óleo vegetal ou a gordura animal são: de natureza química, a

esterificação ácida e a transesterificação alcalina; de natureza bioquímica, a

transesterificação enzimática; e de natureza termoquímica, o craqueamento catalítico e o

hidrocraqueamento. Os processos em maior utilização são os de craqueamento catalítico

e transesterificação e suas derivações. No processo de craqueamento térmico, ou

pirólise, pode-se usar um catalisador, razão da denominação craqueamento catalítico.

O hidrocraqueamento deu origem ao H-Bio (patente da Petrobras) 16. O processo

de transesterificação pode adotar a rota etílica (etanol) ou a metílica (metanol), as quais

25

se encontram em continuo aperfeiçoamento. Estudos recentes apontam que a técnica de

transesterificação com a presença de enzimas provenientes de microorganismos

(transesterificação enzimática) pode ser mais eficiente 16. Em qualquer dos métodos

adotados é importante observar que a matéria-prima utilizada precisa estar com o

mínimo de umidade e acidez possíveis. Outra observação é a de que os processos de

produção podem ser contínuos, semi-contínuos ou por batelada (descontinuo), o que vai

depender da escolha de produção. É preciso mencionar que varias experiências

tecnológicas de produção do biodiesel estão em processo de aperfeiçoamento, como é o

caso da técnica de “transesterificação em solvente supercrítico” e a “transesterificação

in situ”, cujos resultados do ponto de vista técnico apresentam avanço, mas não

apresentam, ainda, resultados econômicos (custo de produção elevado) 16.

7.0) METODOLOGIAS PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL

Gorduras animais e óleos vegetais são substancias promissoras como

biocombustiveis, tem propriedades comparáveis com o diesel e podem ser usados em

máquina de ignição por compressão sem qualquer modificação. Um dos fatores

limitantes ao uso de óleos vegetais e gorduras de animais como combustíveis em

motores diesel, a tendência desses é que solidifique a temperaturas baixas, como no

inverno do sul do país. 16.

Os óleos vegetais e gorduras animais contem, alem dos triacilgliceróis, ácidos

graxos livres, fosfolipídios, esteróis, água, odores e outras impurezas. Estes compostos

conferem propriedades especiais a esta matéria prima, que impede o seu uso

diretamente como combustível. Estes problemas podem ser superados com leves

modificações químicas, uma dessas é a transesterificação do óleo bruto, chamada

também de alcoólise, podendo ser conduzida por uma variedade de rotas tecnológicas

26

em que diferentes tipos de catalisadores podem ser empregados, como bases

inorgânicas, ácidos minerais, resinas de troca iônica, argilominerais ativados, hidróxidos

duplos lamelares, superácidos, superbases e enzimas lipolíticas. Não há duvidas de que

algumas dessas rotas tecnológicas, particularmente aquelas que empregam catalisadores

heterogêneos, apresentam vantagens interessantes como a obtenção de uma fração

glicerinica mais pura, que não exija grandes investimentos de capital para atingir um

bom padrão de mercado. Porem, é também correta a afirmação de que a catálise

homogênea em meio alcalino ainda prevalece como opção mais imediata e

economicamente viável para a transesterificação de óleos vegetais.Um fluxograma

simplificado do processo de produção de biodiesel, utilizando a transesterificação etílica

em meio alcalino como modelo, encontra-se apresentado na Figura 2.

27

A reação de produção de biodiesel forma ésteres alquílicos e glicerol, sendo que

a camada de glicerol é mais densa que os ésteres e se deposita no fundo do recipiente da

reação. O processo se baseia na reação estequiométrica do alquil glicerol com álcool em

presença de um catalisador. Tal processo, deve reduzir ao máximo a presença de

contaminações no produto, como glicerina livre e ligada, sabões ou água. No caso da

glicerina, reações de desidratação que ocorrem durante a combustão podem gerar

acroleína, um poluente atmosférico muito perigoso, que pode, devido a sua reatividade,

envolver-se em reações de condensação, que acarretam um aumento na ocorrência de

depósitos de carbono no motor. Sabões e ácidos graxos livres acarretam a degradação de

componentes do motor, e a umidade, desde que acima de um limite tolerável, pode

28

interferir na acidez do éster por motivar a sua hidrólise sob condições não ideais de

estocagem.

Na literatura, alguns processos de produção de biodiesel são descritos tais como

transesterificação alcalina, esterificação ácida, entre outros. O processo global de

transesterificação de óleos vegetais e gorduras é uma seqüência de três reações

reversíveis e consecutivas, em que os nomo e os diacilglicerois são os intermediários.

Figura 3: Reação Global de Transesterificação do Triacilglicerol

Álcoois tais como metanol, etanol, propanol ou butanol podem ser utilizados na

transesterificação e os monoésteres são chamados respectivamente metil, etil, propil e

butil ésteres.

Nesta reação são necessário 3 mols de álcool para cada mol de triacilglicerol. Na

maioria dos casos, é utilizado um catalisador como, por exemplo, NaOH ou KOH, de

forma a acelerar a reação. A catálise utilizada para transesterificação dos triacilgliceróis

pode ser ácida, básica, heterogênea ou enzimática.

7.1) Esterificação por catálise ácida

29

No processo de catálise ácida, a esterificação é catalisada por um ácido,

preferencialmente os ácidos sulfônico ou sulfúrico. O rendimento obtido é muito

elevado (99%), mas a reação é lenta, sendo necessárias temperaturas elevadas (acima de

100°C) e mais de 3 horas para alcançar o referido rendimento 16. Alem disso, é

necessário usar um grande excesso de álcool para garantir a reação. A catálise ácida é

satisfatória para óleos com alto teor de ácidos graxos livres e água. Neste caso o

processo e de esterificação dos ácidos livres e não transesterificação do triacilglicerol.

7.2) Transesterificação por catalise básica

A produção de biodiesel por catálise básica usando a rota metílica e mais atrativa

sob o ponto de vista industrial, por ser mais rápida e econômica do que as demais. Os

catalisadores alcalinos são menos corrosivos que os catalisadores ácidos e os mais

usados são os hidróxidos de potássio (KOH) e o hidróxido de sódio (NaOH). No Brasil,

o KOH é mais caro do que o NaOH, entretanto tem a vantagem de menor formação de

sabão16.

7.3) Transesterificação por catálise heterogênea

Alguns óleos e algumas gorduras, que podem ser utilizados como matérias-

primas para a produção de biodiesel, tem altos teores de ácidos graxos livres. A

presença de ácidos graxos livres dificulta a síntese do biodiesel via catálise básica

homogênea. Nesse sentido, os catalisadores heterogêneos ácidos, que promovam

simultaneamente reações de alcoólise de triacilglicerois e de esterificação dos ácidos

graxos livres, apresentam-se como substitutos promissores dos catalisadores

homogêneos básicos 16.

30

Alem disso, tais catalisadores apresentam as vantagens inerentes a catálise

heterogênea, como reduzir significativamente o número de etapas de purificação dos

produtos, bem como a possibilidade de serem reutilizados e viabilizar a produção do

biocombustivel por processo continuo com reatores de leito fixo.

7.4) Transesterificação por catálise enzimática

A catálise enzimática permite a recuperação simples do glicerol, a

transesterificação de triacilglicerois com alto conteúdo de ácidos graxos, a esterificação

total dos ácidos graxos livres, e o uso de condições brandas no processo, com

rendimentos de no mínimo 90%, tornando-se uma alternativa comercialmente rentável16.

Neste tipo de catalise não ocorrem reações colaterais de formação de

subprodutos, o que reduz gastos com a posterior purificação. Algumas enzimas

necessitam de co-fatores: íons metálicos ou compostos orgânicos (coenzimas). Esses co-

fatores irão influenciar na atividade do catalisador biológico.

As vantagens deste processo são: inexistência de rejeito aquoso alcalino, menor

produção de outros contaminantes, maior seletividade e bons rendimentos, que motivam

a realização de pesquisas que visam diminuir a principal desvantagem da tecnologia que

é o alto custo das enzimas puras. O custo elevado dos processos de extração e

purificação das macromoléculas e sua instabilidade em solução representam um

obstáculo à recuperação do biocatalisador após sua utilização16.

Uma desvantagem comum ao uso de processos enzimático é o elevado custo. A

imobilização de enzimas permite a reutilização de uma mesma enzima mais de uma vez,

barateando o processo. No caso de biocatálise em meios não aquosos, a imobilização

também resulta em melhoria na atividade da enzima. Assim, muitos processos de

transesterificação empregando lipases imobilizadas têm sido desenvolvidos

31

7.5) Transesterificação com metanol supercrítico

A transesterificação com metanol supercrítico tem sido considerada muito

efetiva, produzindo uma alta, conversão de 60-90% em apenas 1 min 16 e mais de 95%

em 4 minutos. As melhores condições para a reação são: temperatura de 350°C, pressão

de 30 Mpa e razão entre metanol e óleo de 42:1 para 240 segundos. O tratamento

supercrítico de lipídios com o solvente adequado como o metanol, depende da relação

entre temperatura, pressão e propriedades termofísicas tais como constante dielétrica,

viscosidade, massa específica e polaridade.

Este processo hoje se torna atraente por superar problemas como o desperdício

de óleo/gordura rico em ácidos graxos livres e também o problema de utilização de água

que muitas vezes favorece a formação de sabão. Visando a solução destes problemas,

Imaha e colaboradores [87], desenvolveram um processo de produção de biodiesel em

um único passo com metanol supercrítico, porem esse processo requer temperaturas

elevadas e alta pressão, 350°C e 20 a 50 Mpa.

8.0) UMA ANÁLISE SOBRE O MERCADO MUNDIAL DO BIODIESEL

A matriz energética mundial esta apoiada no petróleo e este, segundo alguns

estudos, não será mais capaz de suprir a crescente demanda nos próximos 40 anos. Para

contornar a situação a sociedade esta a procura de novas fontes de energia que sejam

baratas, renováveis e menos poluentes, uma vez que o mundo enfrenta e sofre

conseqüências do aquecimento global causado pela emissão de dióxido de carbono na

atmosfera.

Neste contexto, surge como alternativa, o biodiesel, combustível produzido a

partir do óleo de leguminosas que pode substituir, parcial ou totalmente, o diesel fóssil.

32

O desenvolvimento e a utilização de agroenergia têm sido discutidos por varias

pesquisas, isso principalmente dada à necessidade de substituição dos combustíveis

fosseis. Dados revelam que as reservas mundiais de petróleo se esgotarão por volta de

2046, sem considerar a tendência de crescimento do consumo. No entanto, mesmo antes

de seu esgotamento é possível que seu preço atinja patamares muito elevados tornando

seus derivados inviáveis economicamente.

O petróleo é matéria-prima para empresas e fornecedor de energia para

movimentar portos, aeroportos e rodovias. Todavia, constantemente, o petróleo é fonte

de crises mundiais. As variações no seu preço afetam a balança comercial de muitos

países e prejudicam diversos setores da economia e, consequentemente, o consumidor

final.

Algumas formas de agroenergia utilizadas na substituição parcial dos

combustíveis fósseis são representadas pela experiência brasileira no desenvolvimento

do álcool, com o Programa do Álcool – Proálcool – e pela utilização de óleos vegetais e

animais transesterificados – biodiesel.

Atualmente, os EUA vem incentivando o uso de Biodiesel com o “Programa

EcoDiesel” e a mistura mais cogitada e de 20% de Biodiesel – B20. Na Europa, a

utilização de Biodiesel teve inicio em 1991 com os subsídios para a produção agrícola

não-alimentar. Hoje, a Alemanha é considerada a maior produtora e consumidora de

Biodiesel do Mundo.

No Brasil, Lucena (2004) mostra um estudo onde se comparou o preço do diesel

com o preço estimado do Biodiesel. A composição do custo levou em consideração a

etapa agrícola, a etapa industrial, a distribuição e a tributação. A infra-estrutura

existente na distribuição do óleo diesel mineral permite que os únicos custos adicionais

sejam compostos do produto comercializado em larga escala. O custo de distribuição e

33

revenda do Biodiesel foi considerado o mesmo do diesel. O autor concluiu que o

Biodiesel é economicamente competitivo se combinado com uma desoneração tributaria

por certo período até que se tenha uma redução dos custos decorrentes da escala e do

aprendizado. Esse modelo é valido para o biodiesel produzido a partir de óleo de soja,

no entanto, o projeto do governo prevê que 50% do total produzido sejam provenientes

do óleo de mamona. Há diferenças entre as cotações dos outros óleos vegetais, bem

como da gordura animal, que tornam o preço final do produto diferenciado.

O Brasil possui uma vantagem comparativa em relação aos outros produtores de

oleaginosas por sua diversidade de ecossistemas. Alem disso, considera as seguintes

vantagens na utilização do biodiesel:

Vantagens ecológicas: o CO2 liberado durante a combustão dos motores

é absorvido pela fotossíntese da produção agrícola que origina a matéria-

prima para o Biodiesel;

Vantagens macroeconômicas: geração de oportunidades de emprego para

a população rural devido à expansão da demanda por produtos agrícolas;

proximidade entre a produção do Biodiesel e seu uso;

Diversificação da matriz energética, através da introdução dos

biocombustiveis;

Vantagens financeiras: a produção de Biodiesel pode contribuir para

atingir as metas que habilitam o Brasil a participar no mercado de “bônus

de carbono” do Protocolo de Kyoto;

Desenvolvimento regional: reestruturação do sistema produtivo,

demonstrando a necessidade por inovações produtivas, inserindo-se ai a

constituição de uma cadeia competitiva do biodiesel como resposta de

desenvolvimento local ante ao desafio global.

34

O contexto atual retrata um mercado em expansão e carente de pesquisas e

desenvolvimento, pois apesar de substituir o diesel derivado do petróleo com muitas

vantagens tanto para demanda quanto para oferta, o biodiesel propõe uma nova

tecnologia de produção, e uma nova dinâmica de mercado, porque ainda não tem canais

de distribuição estabelecidos.

Ao se considerar o cenário mundial em que o petróleo é o principal componente

da matriz energética e a projeção de esgotamento de reservas nos próximos 50 anos, o

biodiesel surge tanto na forma de um bem complementar como na de um bem

substituto. O biodiesel proporciona, também, a possibilidade de que paises importadores

de petróleo optem pela agricultura de energia, ou agroenergia, para reduzir seus déficits

na balança comercial, reduzindo as importações do combustível fóssil e/ou exportando

biodiesel para atender a demanda mundial.

O biodiesel pode ser considerado um bem complementar quando é adicionado ao

diesel mineral. Nesse caso, uma variação na demanda por diesel influencia de forma

direta a demanda por biodiesel.

Como bem substituto, o biodiesel na composição B100, ou seja, sem adição de

diesel fóssil, poderia substituir completamente o diesel mineral, que com o esgotamento

das reservas tende a diminuir a quantidade ofertada, o que levaria a uma possível

elevação dos preços do combustível fóssil. Vale lembrar que crises políticas/religiosas

nos paises exportadores de petróleo proporcionam elevação dos preços, o que também

influencia a demanda e a oferta do produto 8.

O combustível vegetal ou animal, neste caso, atuaria como um regulador para o

mercado, alem de em um futuro não muito distante, se tornar o produto principal da

matriz energética mundial para transportes e eletricidade.

35

No entanto, o cenário atual ainda é favorável a exploração, produção,

distribuição, utilização e comercialização dos combustíveis fosseis, dada a capacidade

do sistema instalado e as reservas disponíveis. Assim o Biodiesel precisa, inicialmente,

de incentivos fiscais e subsídios para que o preço deste bem-complementar e substituto

torne-se competitivo, o que já vem sendo feita com a estruturação da cadeia de

produção.

Os mecanismos utilizados para garantir sua competitividade e apoiar sua

produção são basicamente: tributação especifica sobre o diesel de petróleo (Europa),

incentivos tributários para a cadeira produtiva (Europa), alterações na legislação de

meio ambiente (Europa) e subsídios concedidos aos produtores (Estados Unidos).

Isso mostra que a regulação de mercado, pelo menos no inicio da implantação

desse novo componente na matriz energética, merece atenção dos estados nacionais. O

Brasil, que tem demonstrado grande interesse na produção do Biodiesel, devido a sua

capacidade agrícola, precisa adotar medidas efetivas e eficazes em parcerias públicas e

privadas para garantir uma posição favorável no mercado internacional com esse

“biotrade”.

8.1) Cenário do Mercado Biodiesel em alguns países

8.1.1) Alemanha

O maior produtor de biodiesel do mundo possui um amplo parque industrial com

plantas de processamento distribuídas por todo o país. A Alemanha também se destaca

por ser o maior consumidor de Biodiesel do mundo. Segundo a European Biodiesel

Board – EBB (2006), a produção alemã de biodiesel em 2005 foi de 1,67 milhões de

toneladas.

36

A capacidade de produção cresceu 4,34 vezes, como pode ser observado na

figura 4. O crescimento da capacidade se deu de maneira acentuada nos últimos cinco

anos, levando a Alemanha há estar quatro anos à frente no programa de substituição de

combustíveis fósseis em relação ao prazo estabelecido pelo European Union’s Biofuel

Directive.

A Alemanha conta, ainda, com uma excelente política de incentivos fiscais que

torna o biodiesel mais barato que o diesel convencional proveniente de combustíveis

fósseis, que em geral é importado dos países do Oriente Médio. De acordo com Union

zur Forderung von Oel – und Proteinpflanzen – UFOP (2006), a diferença nos preços

entre o diesel convencional e o biodiesel, em 2005, foi de aproximadamente 0,07

dólares para o B100 e aproximadamente 0,14 dólares para as misturas de biodiesel em

combustíveis tradicionais.

Fonte: BOCKEY (2005, p.155)

Figura 4: Capacidade de produção de Biodiesel na Alemanha de 1998 a 2006.

O sistema de distribuição do biodiesel na Alemanha se da por três canais: a)

através da mistura B%; b) frotas dedicadas ou cativas e c) vendas do biodiesel B100

através de 1900 postos com bombas exclusivas.

37

Com a adesão crescente de postos de gasolina, os custos de distribuição têm

diminuído gradativamente. Soma-se a isso o fato de que 1400 postos aderiram ao

programa de qualidade – Quality Assurance System of the Arbeitsgemeinschaft

Qualitatsmanagement Biodiesel e.V.. As frotas de transporte público, que são cativas,

também respondem por um percentual significativo do consumo do biocombustivel.

Com o uso intensivo de biocombustivel, a Alemanha espera atender as

exigências de redução de gases nocivos à atmosfera estabelecidos pelo Protocolo de

Kyoto tanto pelo seqüestro de carbono pelas plantações quanto pela diferença de

emissão que existe entra a queima de biodiesel e o combustível tradicional.

8.1.2) França

A França é o segundo maior produtor de biodiesel da Europa com uma produção

de 492 mil t em 2005, e uma capacidade produtiva de 775 mil t em 2006.

A motivação dos franceses para o desenvolvimento dos biocombustiveis é

porque essas tecnologias permitem reduzir a emissão de gases que agravam o efeito

estufa, diminuir a dependência de petróleo no país, diversificar os mercados da

agricultura e criar novos empregos. Nesse sentido, o governo francês fixou alguns

objetivos para incorporação dos biocombustiveis na matriz enérgica do país. A partir de

2008, os combustíveis passaram a conter 5,75% de biocombustivel; e deverão conter

7% em 2010 e 10% em 2015.

Para atingir o objetivo de 2010 serão necessárias 900 mil t de biodiesel e 200 mil

t de etanol. Novas fábricas de biocombustiveis serão construídas em 14 regiões, sendo

15 de biodiesel e 6 de etanol, alem de outras 11, abrangendo 5 de biodiesel e 6 de etanol

que já estão em implementação. O investimento para a realização deste projeto é

38

estimado em mais de US$ 1,62 bilhão; o número de empregos criados ou consolidados

esta estimado em mais de 30 mil.

8.1.3) Estados Unidos

Os EUA consomem mais de 864 mil dólares por minuto de biocombustivel,

sendo que 60% são importados. O maior consumidor de petróleo do mundo esta em

busca de fontes de energia baratas, renováveis e menos poluentes. Diante deste fato, os

Estados Unidos demonstram grande interesse nos biocombustiveis. O biodiesel pode ser

a solução para diminuir a dependência norte-americana do combustível fóssil do Oriente

Médio e da Venezuela. Dependência esta, que o ex-presidente Bush classificou como

sendo um “vicio americano”, uma vez que os EUA estavam enfrentando diversas

dificuldades políticas e militares nas respectivas regiões.

Os números revelam que a adição ou substituição do diesel tradicional por

Biodiesel representaria uma economia significativa nas importações dos EUA, alem de

o uso do biodiesel beneficiar amplamente os produtores rurais americanos que cada vez

mais tem dependido dos subsídios do governo. Fornecer matéria-prima para a produção

do biocombustivel pode ser a salvação para muitos deles, uma vez que a pressão

internacional para o fim dos subsídios aumenta a cada safra 13.

Para garantir a qualidade do biodiesel produzido, o NBB criou um selo de

qualidade denominado BQ-9000 que têm validade de dois anos. Para conseguir o selo,

os produtores e distribuidores de biodiesel devem cumprir uma serie de exigências que

são avaliadas por uma auditoria.

Outra frente para a adoção do biodiesel são os incentivos fiscais para tornar o

biocombustivel viável durante sua implantação com um incentivo de 1 dólar por galão

de biodiesel produzido a partir de óleo virgem de produtos agrícola ou gordura animal e

39

0,50 dólar para biodiesel produzido a partir de óleo residual de origem agrícola ou

gordura animal.

8.1.4) Brasil

A partir de 2008 o óleo diesel comercializado passou a ser composto de 2% de

biodiesel e 98% de diesel mineral (B2) conforme decreto de 2005 que ainda prevê 5%

de biodiesel e 95% de diesel mineral (B5) a partir de 2013. Através desse decreto o

biodiesel passou a fazer parte da Matriz Energética Brasileira 9. O diesel tem sido o

combustível fóssil mais utilizado no Brasil, logo a sua substituição se torna mais

atraente. Segundo dados do Balanço Nacional Energético 2005, o consumo total de óleo

diesel foi aproximadamente 40,4 mil t anuais 10. Com base nesse dado, a quantidade de

biodiesel a ser consumida com a implantação do B2 será de aproximadamente 808 mil

t/ano. O setor de transportes representa 75% do consumo de diesel no Brasil, enquanto a

agricultura é responsável pelo consumo de 16% e o setor de transformação – geração de

energia elétrica – responde por 5% do consumo total de diesel. O biodiesel pode

substituir totalmente o diesel no setor de transformação e agropecuário sendo utilizado

como aditivo no setor de transportes.

Em 2005, a produção de biodiesel no Brasil foi de 736,2 mil litros, enquanto que

sua capacidade nominal de produção foi de 85,3 t. A venda de B2 pelas distribuidoras

chegou a 3.8 t (isso porque a mistura ainda não era obrigatória), sendo o estado de

Minas Gerais o que mais se destacou com 2,12 t vendidos 12.

O Decreto n° 5.457, de 6 de junho de 2005, estabeleceu que para o Biodiesel

fabricado a partir da mamona ou de palma produzida nas regiões Norte, Nordeste e no

semi-árido pela agricultura familiar, há desoneração total de alguns tributos (PIS/

PASEP e COFINS), ou seja, 100% de redução da alíquota. Já para o biodiesel fabricado

40

a partir de mamona ou de palma nas mesmas regiões pela agricultura patronal, a

redução da alíquota e 30,5%. O biodiesel produzido a partir de qualquer outra matéria-

prima pela agricultura familiar, independentemente da região, terá 67,9% de redução da

alíquota geral.

O Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES) lançou o

Programa de Apoio Financeiro a Investimentos em Biodiesel. Este programa prevê o

financiamento de até 90% dos itens passiveis de apoio, para projetos com

enquadramento social, e de até 80% para os demais projetos. Os financiamentos são

destinados a todas as fases de produção do biodiesel, entre elas a agrícola, a de

produção de óleo bruto, a de armazenamento, a de logística e a de aquisição de

equipamentos para a produção deste combustível 11.

O desenvolvimento tecnológico do Programa Nacional de Produção e Uso de

Biodiesel (PNPB) é coordenado pelo Ministério da Ciência e Tecnologia, o qual

abrange a constituição da Rede Brasileira de Tecnologia de Biodiesel, cujo escopo é a

consolidação de um sistema gerencial de articulação dos diversos atores envolvidos na

pesquisa, no desenvolvimento e na produção de biodiesel. Outro objetivo da rede é a

identificação e eliminação de gargalos tecnológicos que possam surgir com a evolução

do Programa.

Desta maneira, o Governo Federal pretende desenvolver a produção e o uso de

biodiesel de forma sustentável, tanto técnica como economicamente, com enfoque na

inclusão social e no desenvolvimento regional.

O Brasil já possui uma capacidade instalada de produção suficiente para atender

o objetivo de implementar a mistura de B2 e, ainda assim, gerar excedentes para

exportação. Em 2013, o Brasil pretende implementar a mistura obrigatória de B5 e

41

atingir a produção de 2771 t. O Brasil tem potencia para se tornar o maior exportador de

biodiesel.

9.0) QUEM APOSTA NO BIODIESEL, A PARTIR DO SEBO BOVINO, NO

BRASIL

A Bertin é a única indústria do país que atua exclusivamente hoje com a

produção de biodiesel a partir de produtos de origem animal. No entanto, o insumo vem

ganhando adeptos e parece cada vez mais fortalecido no mercado nacional. Uma

pesquisa recente realizada pelo grupo BiodieselBR mostra que das 119 usinas

comerciais instaladas ou em implementação no Brasil, 42 informaram que pretendem

utilizar sebo entre suas matérias-primas. Isso não quer dizer que elas desejem deixar de

lado as gorduras vegetais: a idéia é somar forças.

O caso da Bertin, que investiu R$ 42 milhões para ter uma indústria capaz de

gerar 110 milhões de litros de biodiesel por ano, é bastante específico. A empresa já

trabalhava com matéria-prima bovina para outros gêneros de produção. Com a chegada

do projeto de biodiesel, o investimento necessário foi consideravelmente reduzido.

Agora, com a obrigatoriedade da inclusão de 2% do combustível verde no diesel de

petróleo a partir de 2008, a empresa paulista prevê um crescimento para o mercado.

O processo utilizado para produzir biodiesel a partir de gordura animal é

basicamente o mesmo dos óleos vegetais: é a transesterificação. Trata-se da reação da

gordura com um álcool, impulsionada pela presença de um agente catalisador.

No caso da Bertin, o álcool utilizado é o metanol. Como resultado, obtém-se

biodiesel e glicerina. E como nesse mundo nada, ou quase nada, se perde, também a

glicerina pode acabar tendo uma finalidade industrial. Se aproveitada, ela pode virar

insumo aos segmentos farmacêutico, cosmético e químico.

42

Na Bioverde, a estratégia tem sido utilizar 30% de biodiesel feito de gordura

animal e 70% de óleos vegetais (soja). Isso dá um resultado com bom custo e boa

qualidade. Lá, eles venceram o desafio de adaptação dos tanques de produção para uma

temperatura mais alta, para derreter o sebo animal. “Como o ponto de endurecimento é

diferente, temos que trabalhar com aquecimento”, afirma José Pereira Júnior, da usina

Bioverde, que fica em Taubaté, São Paulo.

Para os técnicos da usina, um dos problemas do mercado é que a indústria

farmacêutica pega o melhor pedaço da gordura animal. Ao biodiesel, muitas vezes resta

o material de segunda linha, com mais impurezas. Como os cosméticos têm contratos

mais antigos e longos, essa situação deve demorar alguns anos para se resolver.

10.0) CONCLUSÃO

Com a crescente consciência global sobre o efeito do impacto ambiental devido

ao uso desmedido de combustíveis fóssil, motivam a busca por soluções alternativas

para a criação de um combustível menos danoso ao meio ambiente.Em meio a essa

busca surge a alternativa do biodiesel, inúmeros são os benefícios que o caracterizam

dentre eles: ser um combustível obtido de fontes renováveis, a redução da emissão de

gases relacionados ao efeito estufa, ser biodegradável, atóxico, reduzir a dependência

da importação de petróleo cru, além de ser bem aceito pelos fabricantes de veículos

automotores.

No Brasil a obtenção do biodiesel derivado de gordura animal, tem

desempenhado um papel significativo e crescente pois possuímos o maior rebanho

comercial de bovinos do mundo o que remete a uma grande fonte de matéria prima e

também tem-se uma importante viabilidade econômica.

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Transformar o sebo bovino em biodiesel é realizar um enorme beneficio

ambiental pois assim se reduz o descarte de sebo bovino para o meio ambiente,

previnindo-se que o metano que será gerado na decomposição deste componente

orgânico polua a atmosfera alem disso as emissões de dióxido de carbono são

neutralizadas pelo processo de renovação do biocombustivel.

A produção de biodiesel derivado de gordura animal ainda esta em processo de

aperfeiçoamento mais já se caracteriza por ser uma proposta que poderá gerar grandes

beneficio 15.

8.0) REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1.0) Rathmann, R. ; Benedetti, O. ; Plá, J. A., Padula, A. D.; Biodiesel: Uma

alternativa estratégica na matriz energética brasileira?; Rio Grande do Sul- Brasil,

2005.

2.0) Agência nacional de petróleo, gás natural e biocombustíveis(ANP). Dados

Estatísticos, Página http://www.anp.gov.br em 15/03/2005.

3.0) National Biodiesel Board; In: Anais do Congresso Internacional de

Biocombustíveis Líquidos; Instituto de Tecnologia do Paraná; Secretaria de Estado da

Ciência, Tecnologia e Ensino Superior; Curitiba, PR, 19 a 22 de julho, 1998; p. 42

4.0) http:// www.biodiesel.gov.br acessado em 03/06/2009

5.0) http://www.aazevedo.ind.br/sebo.htm, acessado em 03/06/2009

6.0) http://www.aboissa.com.br/sebo/espec.htm, acessado em 03/06/2009

7.0) Revista ABCZ – Associação Brasileira dos Criadores de Zebu – ABCZ

http://www.abcz.org.br/site/produtos/revista/04/mat29.php3

8.0) “Uma proposta de modelo para avaliar a viabilidade do Biodiesel no Brasil”.

Teoria e Evidencia Econômica, 14(ed. Especial), 81 – 107

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9.0) Decreto n°5.457, de 6 de junho de 2005b. Diário Oficial da União, Casa Civil,

Brasília, DF, 7 jul. 2005. Seção 1.

10.0) Ministério de Minas e Energia. Balanço Energético Nacional 2006. Disponível

em: http://www.mme.gov.br/site/menu/select_main_menu_item.do?

channelId=1432&pageId=10780

11.0) Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social. Programa de Apoio

Financeiro e Investimentos em Biodiesel. [2005]. Disponível em:

http://www.bndes.gov.br/programas/infra/Biodiesel.asp

12.0) Agencia Nacional de Petróleo. (2007) Anuário Estatístico 2006. Disponível em:

http://www.anp.gov.br/conheca/anuario_2006.asp#secao_4

13.0) NATIONAL BIODIESEL BOARD (2006). “Fuel Fact sheets”. Disponivel em:

http://www.biodiesel.org/resources/fuelfactsheets/default.shtm

14.0) Plano Nacional de Produção e Uso do Biodiesel (2005). Desenvolvimento

tecnológico. Disponível em: http://www.biodiesel.gov.br

15.0) http://www.biodieselbr.com, acessado 03/06/2009

16.0) http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/14362/000663279.pdf?

sequence=1, acessada em 03/06/2009

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