BIODIESEL: UMA NOVA ENERGIA

Transcrição

1 BIODIESEL: UMA NOVA ENERGIA Em 1859 havia sido descoberto petróleo na Pensilvânia tendo sido utilizado, principalmente, na produção de querosene para iluminação. O desenvolvimento da tecnologia para obtenção de derivados de petróleo (gasolina, diesel, etc.) fez com que os preços dos combustíveis fósseis ficassem muito mais baixo que o dos óleos vegetais, e a tecnologia nas indústrias automotivas foram se desenvolvendo para utilização desses combustíveis. O primeiro choque do petróleo, em 1973, marcou o fim da era do combustível abundante e barato. A partir daí, novas alternativas de combustíveis foram testadas em todo o mundo. No Brasil, já havia estudos para a utilização de álcool hidratado como combustível alternativo e álcool anidro em misturas com a gasolina e, em 1975, foi criado o Pró-Álcool, que objetivava o desenvolvimento de tecnologia para fabricação de etanol (álcool de cana), com o objetivo de reduzir a dependência do país em petróleo importado. Entre 1981 e começo de 1983 houve nova alta nos preços do petróleo, o segundo choque do petróleo. O caráter finito das reservas e a ameaça de novas altas nos preços exigiam que fossem desenvolvidas tecnologias mais econômicas. Outro fator que incentiva a procura por novos combustíveis é que a queima de petróleo e seus derivados são responsáveis pela maior parte dos poluentes dos centros urbanos, e uma recente crescente preocupação com o meio ambiente exige que sejam utilizadas novas opções menos poluentes e de preferência renováveis. Biocombustível é o combustível líquido ou gasoso para transportes produzido a partir da biomassa, um produto renovável. Entende-se como biomassa a fração biodegradável de produtos e resíduos provenientes da agropecuária (incluindo substâncias vegetais e animais), da silvicultura e das indústrias conexas, bem como a fração biodegradável dos resíduos industriais e urbanos. São classificados como biocombustíveis o biodiesel, o biogás e o etanol (álcool de cana), dentre outros.

2 O álcool já provou sua eficiência na substituição da gasolina em motores do ciclo Otto, mas o mundo precisa também de um substituto para o diesel. Esse assunto é de particular interesse para o Brasil que importa cerca de um terço do diesel que consome. Nesse contexto, o Biodiesel surge como uma alternativa de diminuição da dependência dos derivados de petróleo e um novo mercado para as oleaginosas. DEFINIÇÃO Biodiesel é um produto resultante da reação química entre óleos vegetais e álcool. Pode ser usado como combustível em qualquer motor a diesel sem a necessidade de alteração nesse motor. Por ser um combustível alternativo ao diesel, feito a partir de fontes renováveis passou a ser chamado de biodiesel. Quimicamente o biodiesel é conhecido como éster metílico ou etílico de ácidos graxos, dependendo do álcool utilizado.

3 No Brasil, a Agência Nacional do Petróleo (ANP), por meio da Portaria no 255/2003, define biodiesel como sendo um combustível composto de monoalquil ésteres de ácidos graxos de cadeia longa, derivados de óleos vegetais ou de gorduras animais e designado B100. Biodiesel não contém componentes derivados de petróleo, mas pode ser utilizado puro ou misturado em qualquer proporção com o diesel mineral para criar uma mistura diesel/biodiesel. Por ser perfeitamente miscível e físico-quimicamente semelhante ao petrodiesel, pode ser usado nos motores ciclo diesel (com ignição por compressão) sem a necessidade de modificação ou onerosas adaptações, além disso, é fácil de usar, biodegradável, não tóxico e, principalmente, livre de enxofre e dos compostos aromáticos. ÓLEO DE AMENDOIM NÃO É BIODIESEL Óleos vegetais e animais in natura não funcionam bem em motores a diesel modernos desenvolvidos para trabalhar com petrodiesel. Óleo puro é muito viscoso, não queima bem nestes motores porque não pulveriza bem nos bicos e pode resultar em problemas sérios. Estas fotos mostram um motor MWM depois de usar óleo de girassol puro in natura durante 60 horas.

4 Um óleo vegetal ou animal no seu estado original não é biodiesel, e é difícil utilizá-lo em um motor a diesel moderno devido a sua viscosidade. Existem motores a diesel funcionando com óleos vegetais puros, mas normalmente estes exigem modificações no próprio motor e no processo de aquecimento do combustível para reduzir sua viscosidade, tornando-o mais fluido. Um óleo vegetal ou animal é composto de uma molécula grande, um triglicerídeo, e o processo químico de transesterificação a transforma em uma molécula de glicerina e três ésteres. O processo é relativamente simples: o óleo é misturado com álcool (normalmente etílico ou metílico) na presença de um catalisador (soda cáustica, por exemplo) e os produtos da reação são ésteres etílicos ou metílicos e glicerina. Os ésteres são o biodiesel e são separados da glicerina que é um subproduto da reação. Esta separação do biodiesel e sua purificação subseqüente são partes fundamentais do processo. Cada tipo de óleo vegetal ou animal tem uma composição química diferente, ou seja, os três ésteres são diferentes ou em proporções diferentes e eles formam biodiesel com características diferentes. O biodiesel feito com álcool etílico (etanol) é composto de ésteres etílicos, que têm características diferentes dos ésteres metílicos, formados quando a reação é feita com álcool metílico (metanol). Os ésteres metílicos são normalmente menos viscosos que os etílicos, e são a base do biodiesel produzido na Europa a partir de canola (rapeseed). A produção de biodiesel nos Estados Unidos é baseada na utilização de óleo de soja, também usando álcool metílico, mas estudos estão sendo feitos para a utilização de óleo de soja com álcool etílico (etanol), este também feito com matérias-primas renováveis (milho).

5 Biodiesel não é um hidrocarboneto puro, pois contém oxigênio na sua estrutura molecular. Estes combustíveis oxigenados (como o álcool) têm um poder calorífico menor que os hidrocarbonetos puros e um rendimento ligeiramente inferior no motor. Por outro lado, queimam melhor em motores de combustão interna e produzem uma quantia menor de poluentes. No caso do biodiesel, as emissões de monóxido de carbono, hidrocarbonetos e particulados (fumaça) são menores que as do diesel puro derivado de petróleo, embora as de dióxido de nitrogênio sejam maiores. O biodiesel também não contém enxofre ou aromáticos, normalmente presentes em derivados de petróleo, que contribuem para o aumento da poluição. Além disso, o biodiesel é um lubrificante e substitui os aditivos necessários para o bom funcionamento do sistema de injeção de motores a diesel quando o combustível é obtido através dos processos de refino modernos voltados à redução do conteúdo de enxofre nesses combustíveis. Como o álcool, o biodiesel é mais agressivo quimicamente do que os hidrocarbonetos puros e ataca componentes do motor, principalmente, mangueiras e peças à base de borracha ou plásticos, na medida em que a sua percentagem no combustível aumenta. Nos climas frios, o biodiesel tem a desvantagem na sua fluidez a baixas temperaturas, sendo necessário tomar cuidados para assegurar que o combustível não obstrua as linhas de combustível e filtros.

6 O uso de biodiesel na Europa começou com sua produção a partir de óleo de canola (rapeseed), que tem boas propriedades físicas para substituir o diesel tradicional. As normas européias para biodiesel (EN14214) foram feitas com base nessas propriedades físicas e o biodiesel, feito com outras matérias-primas, dificilmente atende essas especificações. A produção de biodiesel nos Estados Unidos começou com óleo de soja, o oleaginoso mais abundante no país, e as especificações norte-americanas para biodiesel (ASTM D6751) refletem este fato. As especificações do biodiesel brasileiro (Resolução ANP Nº 42/2004) foram feitas de modo a não limitar as matérias-primas utilizadas. Na prática, essa grande variedade de matérias-primas básicas, pode gerar micro-reações químicas inimagináveis e incontroláveis que podem afetar a qualidade e as propriedades do combustível. Biodiesel é um produto orgânico e sujeito à degradação e instabilidades. Em contato com ar e sua oxigenação, com a água e o processo de hidrólise, ou atividade microbiológica durante a estocagem, podem afetar sua qualidade. Os ensaios para determinar esta estabilidade e seus valores de referência são uma das diferenças principais entre as normas européia, norte-americana e brasileira. Qualquer impureza não removida durante o processo de fabricação - seja óleo cru, álcool ou catalisador utilizado, glicerina produzida no processo ou água - pode também afetar o combustível. O uso de um combustível impuro ou degradado pode danificar o motor facilmente, causando depósitos indesejáveis ou prendendo anéis. Os fabricantes de motores a diesel têm relutado em aceitar o biodiesel como combustível devido a estas incógnitas, mas esse processo é irreversível, como alternativa social e ambiental. A sua composição química (matéria-prima), a qualidade atingida dentro do processo de fabricação, sua instabilidade e degradação com o tempo, as reações com componentes de borracha e com certos metais que podem estar presentes nos circuitos de alimentação do combustível ou, simplesmente, a falta de experiência no longo prazo, têm inspirado certa cautela. O Engine Manufacturers Association (associação de fabricantes de motores norte-americanos) emitiu um parecer, em março de 2006, recomendando a limitação da adição de biodiesel produzido de acordo com as especificações européias (EN14214) ou norte-americanas (ASTM D6751), a 5% (B5), a menos que o fabricante do motor indique um percentual maior, porém já existe no mundo uma série de experiências com misturas de B2, B5, B10 e até B100; fabricantes que garantem seus motores com várias percentagens, até B100 e postos de abastecimento que fornecem as mais variadas concentrações.

7 CUIDADOS COM O BIODIESEL O biodiesel tem características de solvente mais potente do que diesel comum e cuidados devem ser tomados na sua primeira utilização, já que o produto pode limpar componentes do sistema de armazenamento e abastecimento do veículo e entupir filtros e outras peças com a sujeira desprendida. O produto também deve ser verificado visualmente (deve estar limpo e claro) e passar por uma checagem periódica durante a estocagem para assegurar que não sofreu deterioração ou contaminação com água. Combustíveis com percentagens maiores de biodiesel ou misturas não controladas conforme a regulamentação da ANP devem ser utilizados somente com cuidados especiais, pois foram produzidos dentro do contexto brasileiro, que não regulamenta o biodiesel puro, o B100, para uso como combustível. O biodiesel normalmente tem uma viscosidade mais alta do que diesel comum e, dependendo da mistura utilizada, ou das matérias-primas usadas na sua produção, a viscosidade do combustível pode ficar fora dos limites recomendados para uso em motores a diesel sem as modificações apropriadas. O biodiesel feito a partir de óleo de mamona, por exemplo, tem uma viscosidade de 13,75 mm²/s - mais do que o dobro do máximo permitido para o diesel vendido para consumo, que é de 5,5 mm²/s. Dependendo da matéria-prima, alguns tipos de biodiesel também necessitam de aditivos para aumentar a estabilidade oxidativa ou para conter a cristalização pelo frio, até em um país tropical como o Brasil. Misturas de B20 ou maiores podem atacar borrachas e plásticos ou reagir com metais com os quais têm contato. Para estas concentrações, é recomendado que somente Teflon, Viton, plásticos fluoratinados e o Nylon sejam utilizados nas instalações e motores e que o produto não tenha contato com qualquer peça feita de latão, bronze, cobre, chumbo ou zinco. Para misturas acima de 20% recomenda-se que o intervalo entre as trocas de óleo lubrificante do motor seja reduzido devido à contaminação pelo biodiesel. A filtragem de misturas de biodiesel em proporções pequenas tem características similares à do diesel derivado de petróleo, mas concentrações maiores pedem cuidados, devido à viscosidade, reações com materiais e tendência, a não se separar da água tão facilmente quanto o diesel derivado de petróleo. O biodiesel é altamente higroscópico, podendo conter até aproximadamente 1500 ppm (0,15%) de água em solução, enquanto o diesel comum tem somente até 100 ppm (0,05%).

8 Como a quantidade de água que o biodiesel pode manter em solução é sensível à temperatura, este combustível pode exibir tendência à formação de gotículas de água ou água em emulsão, mais facilmente do que o diesel comum, o que pode ser prejudicial ao funcionamento do motor, bem como causar reações adversas durante a sua estocagem. Um dos pontos mais importantes no biodiesel é a sua característica higroscópica, ou seja, absorve umidade e, assim, está sujeito a contaminação microbiana. Os microorganismos que estão presentes no meio ambiente (ar e água, principalmente), entram em contato com o diesel pelos respiros, por exemplo esses fungos, bactérias e leveduras, utilizam o combustível como meio ambiente e alimento, dessa maneira se reproduzem e geram dejetos que resultam em uma biomassa ácida e mal cheirosa, extremamente agressiva, e conhecida como borra do diesel, que agride e corrói. Em alguns casos, dependendo das condições de temperatura, umidade e pressão, o produto se degrada em pouco tempo de armazenamento. No inverno isso piora com as baixas temperaturas que trazem umidade e a possibilidade de congelamento agrava a situação. Os lotes de biodiesel adquiridos em leilões deveriam possuir algumas restrições quanto às matérias-primas, suas origens, bem como serem segregadas de acordo com sua compatibilidade química. Em todas as etapas de armazenagem, transporte e distribuição, as condições deveriam ser controladas com a preocupação de retirada de água e filtragem constantes. Os postos de serviços e transportadoras devem cuidar muito mais dos tanques e filtros, efetuando drenagens habituais e manutenção permanente. Diminuir estoques reduz a oxidação e deterioração do diesel. Postos que vendem pouco volume apresentam maior contaminação devido à baixa movimentação do fluido. Guardar amostra testemunha por mais de uma semana só é válido se acompanhada de ensaio fotográfico, pois comprova as condições no recebimento e a degradação ao longo do tempo. Uma das formas de minimizar esses efeitos é o emprego do diesel aditivado que possui uma maior estabilidade, o que minimiza esses processos de deterioração e oxidação.

9 Acompanhe no site abaixo um filme bem-humorado de como ocorre a contaminação microbiana no diesel. O FUTURO DOS COMBUSTÍVEIS DERIVADOS DE BIOMASSA Aproximadamente 85% da energia consumida no mundo vêm da queima de combustíveis fósseis. A preocupação com a disponibilidade, o preço desses combustíveis e os efeitos poluidores dessa queima estão incentivando pesquisas e o desenvolvimento de produtos objetivando a diminuição de seu uso. Combustíveis líquidos produzidos a partir de biomassa são promissores dentro deste contexto, pois são renováveis e poluem menos quando queimados. As experiências brasileiras com álcool demonstraram que os setores agrícola e automotivo puderam, com o tempo, adaptar-se ao uso desse combustível e atender o consumidor com produtos competitivos. Os Estados Unidos estão tentando aumentar o uso de combustíveis menos poluentes e a legislação incentiva o uso de álcool misturado à gasolina. Porém, devido às condições climáticas, a produção de álcool americana utiliza milho ao invés de cana de açúcar, e é subsidiada pelo governo para ter um preço acessível. Para produzir álcool de milho é necessário primeiro transformar os carboidratos do milho em açúcar, para depois fermentá-lo e produzir o álcool, enquanto o suco da cana de açúcar pode ser fermentado diretamente. Estudos estão sendo feitos para a produção de álcool a partir da celulose de arbustos ou até de grama, mas o processo de transformação de celulose em açúcares é mais complexo e, por enquanto, antieconômico. A produção de biodiesel, por enquanto, depende de subsídios governamentais para ser competitiva com o produto derivado de petróleo, seja na Europa, nos Estados Unidos ou no Brasil, mas circunstâncias específicas, como redução de frete ou inexistência de impostos, podem amortizar os altos custos. Por isso houve a preocupação de tornar bem abrangentes as especificações brasileiras, possibilitando o desenvolvimento de fontes alternativas de oleaginosos e de novos processos para a produção de biodiesel em condições economicamente mais vantajosas, inclusive com o aproveitamento de subprodutos (o processo de transesterificação produz glicerina como subproduto, e maneiras de aproveitá-la

10 melhor estão sendo desenvolvidas). Há, porém, um lado negativo na utilização de produtos comestíveis para a produção de combustíveis: reduz-se a disponibilidade destes produtos para consumo humano ou alimentação animal. Esta redução de oferta aumenta os preços e já está afetando o mercado de milho nos Estados Unidos (com resultados sentidos até no preço de tortillas, um alimento básico no México). Aumentos nos preços do milho e da soja refletem rapidamente nos preços das aves e carnes vermelhas, devido aos preços das rações. De fato, se toda a produção de milho dos Estados Unidos - o maior produtor mundial - fosse convertida em etanol, a mesma daria para suprir somente 20% do consumo de gasolina naquele país. O mesmo ocorre com a soja e, se toda a safra americana fosse transformada em biodiesel, iria suprir somente 12% do consumo interno de diesel utilizado em transporte. No caso do Brasil, também um dos maiores produtores de soja, se a safra fosse integralmente transformada em biodiesel, supriria cerca de 30% do consumo do país, sendo que o diesel que Brasil importa é mais barato do que o valor da exportação do equivalente em óleo de soja. Portanto, embora sendo relativamente fácil direcionar uma percentagem significativa da produção de grãos para transformação em combustíveis, os custos atuais seriam mais altos que dos derivados de petróleo e, esta utilização, se refletiria em aumentos significativos nos preços dos alimentos. As pesquisas com matérias-primas, produtividade agrícola e processos para a produção de biocombustíveis continuam no mundo inteiro na busca de alternativas para os derivados de petróleo que sejam economicamente viáveis e moralmente adequadas, colocando-se a questão ética do uso de produtos agrícolas que são alimentos, com tantas pessoas passando fome no mundo, versus seu papel na inclusão social, empregando populações agrícolas carentes. O desmatamento de áreas com vegetação nativa para expandir áreas cultivadas destinadas à queima como combustível também merece uma cuidadosa avaliação.

11 PROBLEMAS OBSERVADOS COM O USO DO BIODIESEL Verifique abaixo a contaminação: Camada gelatinosa (Borra) Aspecto muito escuro

12 SOLUÇÕES Cuidados que um posto pode tomar com Biodiesel e Soluções MS: 1. DRENAGEM SEMANAL DE TANQUES Utilizando bomba de drenagem o Revendedor deve retirar a água do fundo dos tanques no mínimo semanalmente. Os postos devem avaliar pela quantidade de água retirada e se essa operação deve ser efetuada com maior ou menor freqüência. 2. DRENAGEM DOS TANQUES E RESERVATÓRIOS DOS FILTROS O produto que fica parado nos reservatórios e tanques dos filtros também se autocontamina em repouso ou parado por longos períodos. Deve-se drenar e renovar constantemente esse produto.

13 Com o filtro na posição desligado, Abrir o registro no fundo do tanque até que se esgote todo o produto. 3. PAPÉIS E MEIOS FILTRANTES ESPECIAIS Utilizar elementos filtrantes de 5 mícrons nos filtros prensa, preferencialmente com retenção de água. Os elementos filtrantes convencionais dos filtros tipo prensa não retêm água. A METALSINTER ( desenvolveu elemento filtrante impermeável a água (cor amarela) e para uma boa eficiência de filtração devemos colocar uma folha de elemento filtrante nominal de 5 mícrons, não impermeável (cor branca), e uma folha de elemento filtrante impermeável (cor amarela) entre as placas. Assim, o revendedor terá a purificação ideal do diesel.

14 4. UTILIZAR ELEMENTOS FILTRANTES DE 3-5 MÍCRONS NOS FILTROS DESIDRATADORES Os filtros de linha tendem a apresentar maiores problemas, pois é a bomba abastecedora que é responsável pela sucção do tanque subterrâneo e, à medida que o meio filtrante vai saturando, maior dificuldade a bomba abastecedora possui em succionar e dessa maneira aumenta a amperagem/consumo de energia e reduz a vazão final da bomba abastecedora. Verifique de forma didática e simples o que acontece na prática:

15 5. INSTALAR APÓS O SISTEMA DE FILTRAÇÃO CONVENCIONAL (FILTRO- PRENSA E FILTRO DESIDRATADOR) FILTRO COALESCENTE/SEPARADOR E FILTRO MICRÔNICO COM MALHA DE 1-2 MÍCRONS. Nos casos de filtragem mais exigentes, recomendamos que o filtro prensa seja utilizado como pré-filtro e que filtros coalescentes, como filtragem final. Assim, o produto vai para o veículo com a máxima qualidade possível, com o mesmo nível da pureza utilizada na aviação.

16 6. LIMPA TANQUES Efetuar, se possível, limpeza interna dos tanques de armazenagem por meio de equipamentos móveis que promovam a recirculação do produto dos tanques de armazenagem a cada 3 meses ou por meio de firmas especializadas, a limpeza completa, anualmente para remoção de borras e carepas formadas pela degradação natural do combustível.

17 7. RECYCLEAN Transportadoras; grupos geradores e tanques de combustível que permanecem inativos, ou com pouca movimentação, devem a qualquer custo evitar que o diesel fique parado, sem movimentação, onde ocorrem a autocontaminação, oxidação e degradação. A melhor forma de realizar a movimentação constante é através da recirculação que a Metalsinter promove através do equipamento RECYCLEAN. É um Filtro Prensa que possui internamente um temporizador que aciona a filtragem de volume do produto armazenado diariamente, para purificar o diesel e mantê-lo isento de impurezas.

18 8. TAMPA TRANSPARENTE Pode-se também acompanhar a filtragem e o estado dos meios filtrantes com a tampa transparente MS para Filtros Prensa. 9. METALGAX TRATAMENTO MAGNÉTICO PARA ELIMINAÇÃO DE MICROORGANISMOS Há anos a Metalsinter importou a tecnologia utilizada em países desenvolvidos que promove a eliminação de microorganismos através de forte campo magnético, desestabilizando as células de forma fatal. Com o emprego do MetalgaX, os meios filtrantes alcançam maior durabilidade e melhor desempenho, prolongando a vida útil e gerando maior economia.