GRUPO. Empreendedorismo Energia Meio Ambiente e Tecnologia (GEEMAT) - CNPq Departamento de Engenharia Mecânica. CEFET/RJ. UnED Angra dos Reis, Brasil

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1 GRUPO Empreendedorismo Energia Meio Ambiente e Tecnologia (GEEMAT) - CNPq Departamento de Engenharia Mecânica. CEFET/RJ. UnED Angra dos Reis, Brasil Prof. Dr. Ronney A. Mancebo Boloy Outubro 2015

2 SUSTENTABILIDADE ENERGÉTICA E AMBIENTAL DA PRODUÇÃO INTEGRADA DE BIODIESEL E HIDROGÊNIO

3 Tópicos a Serem Abordados I. PRODUÇÃO DE BIODIESEL; II. PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO; III. Irreversibilidades e Rendimento Exergético da Produção Integrada de Biodiesel e Hidrogênio; IV. Custos Termoeconômicos da Produção Integrada de Biodiesel e Hidrogênio; V. ANÁLISE DE CICLO DE VIDA E EFICIÊNCIA ECOLÓGICA DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL E HIDROGÊNIO.

4 OBJETIVOS - Mostrar a importância de investimentos por parte do Setor Elétrico no uso de energias renováveis para a redução de impactos ambientais; - Melhorar a eficiência energética das usinas de biodiesel e possibilitar o aproveitamento de seus resíduos para a consolidação de sua cadeia produtiva; - Desenvolver tecnologias empreendedoras e inovadoras que sejam eficientes para geração de energia limpa, implantando projetos e programas de redução de impactos ambientais (neutralização de emissões);

5 I. PRODUÇÃO DE BIODIESEL - O biodiesel pode ser produzido a partir de qualquer tipo de óleo vegetal, desde que este não possua alta viscosidade ou alto teor de iodo, propriedades que são transferidas para o biodiesel e que o tornam inadequado para uso direto em motores do ciclo diesel.

6 I. PRODUÇÃO DE BIODIESEL Esquema tradicional do processo de produção de biodiesel

7 I. PRODUÇÃO DE BIODIESEL

8 I. PRODUÇÃO DE BIODIESEL

9 Produção de Glicerina Bruta I. PRODUÇÃO DE BIODIESEL 10%-20% Grupo de Otimização de Sistemas - Combustão - Gaseificação - Reforma - Entre Outros H2 Produção de Biodiesel no Brasil, Ano Base, Fonte: ANP

10 II. PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO Produção de Hidrogênio por Reforma a Vapor

11 II. PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO Protótipo de Reformador a Vapor Desenvolvido pelo Grupo de Otimização de Sistemas (GOSE) - CNPq

12 II. PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO Produção de Hidrogênio Por Eletrólise

13 II. PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO Produção de Hidrogênio Por Eletrólise utilizando Energia Eólica Viável quando a Velocidade media dos ventos variar entre 4 m/s 6 m/s. Fonte: Silveira, 2012

14 II. PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO Produção de Hidrogênio Por Eletrólise utilizando Energia Solar

15 II. PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO Produção de Hidrogênio Por Biofotólise Direta das Algas - Ocorre em Condições Anaeróbicas - Energia Solar Captadas por Pigmentos (Clorofila e Caroténoides)

16 II. PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO Produção de Hidrogênio Por Eletrólise utilizando Foto Biorreatores a partir de Sistemas Abertos para o Cultivo de Algas

17 II. Produção de Hidrogênio. Produção de Hidrogênio por Reforma a Vapor da Glicerina em uma Usina de Biodiesel

18 II. Produção de Hidrogênio. Produção de Hidrogênio por Reforma a Vapor da Glicerina em uma Usina de Biodiesel

19 III. Irreversibilidades e Rendimento Exergético da Produção Integrada de Biodiesel e Hidrogênio.

20 III. Irreversibilidades e Rendimento Exergético da Produção Integrada de Biodiesel e Hidrogênio.

21 III. Irreversibilidades e Rendimento Exergético da Produção Integrada de Biodiesel e Hidrogênio.

22 III. Irreversibilidades e Rendimento Exergético da Produção Integrada de Biodiesel e Hidrogênio.

23 IV. Custos Termoeconômicos da Produção Integrada de Biodiesel e Hidrogênio.

24 PRODUÇÃO DE H2

25 IV. Custos Termoeconômicos da Produção Integrada de Biodiesel e Hidrogênio. Diagrama econômico da planta de produção de Biodiesel e Hidrogênio.

26 Custos dos insumos e utilidades utilizados na planta Insumos UM Custo UM Custo Metanol US$/kg 0,632 (METHANEX, Óleo de Canola 2014) US$/h 74,26 US$/kg 0,43 (CONAB, 2014) US$/h 451,5 NaOH US$/kg 7,95 (QUIMIBRAS, 2014) US$/h 79,5 H 3 PO 4 US$/kg 3,3 (QUIMIBRAS, 2014) US$/h 27,06 Gás Natural R$/h 24,92 US$/h 11,33 Total US$/kg 12,312 US$/h 643,65 Utilidades UM Custo (ZHANG et al., 2003b) Eletricidade + Vapor de Água US$/ano ,88

27 IV. Custos Termoeconômicos da Produção Integrada de Biodiesel e Hidrogênio. Custos de investimento, operação e manutenção da planta UM HIDROGÊNIO BIODIESEL Total Inv US$ , , C OP US$ano , ,49 C MAN US$ , ,21 C OPMAN US$ , ,01

28 IV. Custos Termoeconômicos da Produção Integrada de Biodiesel e Hidrogênio. Custos de produção de Biodiesel.

29 IV. Custos Termoeconômicos da Produção Integrada de Biodiesel e Hidrogênio. Comparação de Custos de produção de Biodiesel.

30 Custos de produção de Hidrogênio. Grupo de Otimização de Sistemas IV. Custos Termoeconômicos da Produção Integrada de Biodiesel e Hidrogênio.

31 V. ANÁLISE DE CICLO DE VIDA E EFICIÊNCIA ECOLÓGICA DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL E HIDROGÊNIO. Emissões de CO2 no Brasil

32 V. ANÁLISE DE CICLO DE VIDA E EFICIÊNCIA ECOLÓGICA DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL E HIDROGÊNIO. Materiais (termoldados, fibras sintéticas, plásticos biodegradáveis e painel de carros)

33 V. ANÁLISE DE CICLO DE VIDA E EFICIÊNCIA ECOLÓGICA DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL E HIDROGÊNIO. Sem considerar o Ciclo do Carbono

34 V. ANÁLISE DE CICLO DE VIDA E EFICIÊNCIA ECOLÓGICA DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL E HIDROGÊNIO. Emissões de CO2e e Indicador de Poluição para Diferentes Óleos Vegetais

35 V. ANÁLISE DE CICLO DE VIDA E EFICIÊNCIA ECOLÓGICA DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL E HIDROGÊNIO.

36 V. ANÁLISE DE CICLO DE VIDA E EFICIÊNCIA ECOLÓGICA DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL E HIDROGÊNIO. Carbono Fixado pela Canola e seus Derivados

37 V. ANÁLISE DE CICLO DE VIDA E EFICIÊNCIA ECOLÓGICA DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL E HIDROGÊNIO. Valores de Eficiência Ecológica

38 Grupo de Empreendedorismo Energia Meio Ambiente e Tecnologia GEEMAT 2015 CEFET/RJ. UnED Angra dos Reis ronney.boloy@gmail.com ronney.boloy@cefet-rj.br Agradecimentos: CAPES CEFET/RJ