Ricardo Alan Verdú Ramos

Transcrição

1 O III Desenvolvimento Simpósio de Água do e Biodiesel Energia do no Oeste Paulista Cooperhidro III Simpósio de - Araçatuba Água e Energia (SP) do - 20 Oeste e 21/09/2007 Paulista Painel O Desenvolvimento do Biodiesel no Oeste Paulista Contribuição da UNESP Campus de Ricardo Alan Verdú Ramos Membro do Grupo de Pesquisa Fontes Renováveis e Aproveitamento de Energia e Coordenador do NUPLEN Núcleo de Planejamento Energético, Geração e Cogeração de Energia Departamento de Engenharia Mecânica UNESP / ramos@dem.feis.unesp.br Fone/Fax: (18)

2 Matérias-primas para produção de Biodiesel no Brasil Palma Babaçu Soja Gordura Animal Babaçu u Palma Mamona Soja Algodão Côco Gordura Animal Óleo de Peixe Soja Mamona Algodão Girassol Palma Gordura Animal Nabo forrageiro Soja Colza Girassol Algodão Gordura Animal Óleo de Peixe Soja Mamona Algodão Girassol Gordura Animal Óleo de Peixe

3 Potencialidades das matérias-primas brasileiras Fonte: Petrobras

4 Processo básico para produção de Biodiesel (Transesterificação) Fonte: Petrobras

5 Rotas para produção de Biodiesel Fonte: Petrobras

6 Regionais de SP com destaque para o Oeste Paulista Fonte: CATI-SP

7 Matérias-primas para produção de Biodiesel em SP Fonte: CATI-SP

8 Matérias-primas para produção de Biodiesel em SP Fonte: CATI-SP

9 Matérias-primas para produção de Biodiesel em SP E o Pinhão Manso? Fonte: CATI-SP

10 Matérias-primas para produção de Biodiesel no Oeste Paulista Gordura animal Óleo de Soja Óleo de Algodão Óleo de Amendoim Óleo de Mamona Cana de açúcar (Etanol)

11 Centrais hidrelétricas, termelétricas e indústrias frigoríficas na região oeste paulista e adjacências

12 Produção integrada de Biodiesel em Usinas Sucroalcooleiras Fonte: Dedini

13 Produção integrada de Biodiesel em Usinas Sucroalcooleiras Fonte: Dedini

14 Produção integrada de Biodiesel em Usinas Sucroalcooleiras Layout de um Projeto Industrial Fonte: Fonte: Dedini Dedini

15 Produção integrada de Biodiesel em Usinas Sucroalcooleiras Vantagens Fonte: Dedini

16 Produção integrada de Biodiesel em Usinas Sucroalcooleiras Vantagens Fonte: Dedini

17 Ações acadêmicas da UNESP/ voltadas ao Biodiesel Curso: BIOCOMBUSTÍVEIS Criado recentemente no Programa PG em Engenharia Mecânica Objetivos: Fornecer aos alunos noções sobre os tipos de biocombustíveis, tecnologias de produção, propriedades e aplicações, além da análise da participação na matriz energética brasileira e de tendências futuras. Biocombustíveis abordados: - Líquidos (Etanol, Metanol, Biodiesel, H-Bio e Bio-óleo); - Sólidos (Lenha, Carvão Vegetal, Bagaço, Palha e Resíduos); - Gasosos (Biogás de Esgoto, Aterro Sanitário e de Biomassa).

18 Pesquisas em desenvolvimento na UNESP/ Avaliação do comportamento de culturas para produção de matéria prima para Biodiesel, na região de, mediante uso de tecnologias que aumente a produtividade; Tecnologias de produção de amendoim visando utilização em áreas de reforma de cana-de-açúcar; Introdução às tecnicas de produção de Biodiesel; Rendimento na produção de éster metílico em função da temperatura e da razão molar óleo: álcool; Efeito do tipo e quantidade de catalisador alcalino sobre o rendimento da reação de transesterificação por rota metílica; Análise termodinâmica, termoeconômica de um sistema proposto para trigeração de energia utilizando biocombustíveis.

19 Pesquisas a serem desenvolvidas na UNESP/ Rendimento da reação de transesterificação do óleo refinado de soja, com catálise alcalina, em função do álcool (metanol e etanol) empregado; Utilização de óleo de fritura para produção de biodiesel: rendimento de reação e qualidade final do produto; Controle e automação no processo de produção de biodiesel; Desenvolvimento de um reator em batelada para produção de biodiesel a partir de óleos vegetais, em pequena escala.

20 Pesquisas realizadas em parcerias na UNESP/ UNESP/ UNESP/Botucatu Avaliação de genótipos de mamona de porte baixo. UNESP/ Prefeitura Municipal de Jales Avaliação do comportamento da cultura do pinhão manso em Ilha Solteira: a) Experimentos com irrigação; b) Experimentos sem irrigação. UNESP/ BERTIN/Lins (Fotos) Avaliação do comportamento da cultura do pinhão manso em Lins: a) Experimentos para verificação de espaçamentos adequados; b) Experimentos para verificação da adubação de cova apropriada; c) Experimentos futuros com podas de condução da cultura.

21 Convênio de cooperação acadêmica, científica e tecnológica UNESP/ x Grupo Marchiori/Piracicaba Objetivos: Promover o desenvolvimento de pesquisas científicas e tecnológicas para o aprimoramento da produção de Biodiesel e outros biocombustíveis. Primeiro Termo Aditivo: a) Instalação de planta piloto (200 l/dia) na UNESP/; b) Desenvolvimento de pesquisas para o aprimoramento e controle da qualidade do processo de produção da planta; c) Desenvolvimento de uma proposta para produção de Biodiesel com aproveitamento total de resíduos. Situação: Aprovado pela Reitoria e aguardando a doação de equipamentos.

22 Pesquisas e ações voltadas ao Biodiesel em outras unidades da UNESP UNESP/Jaboticabal: Estudo do uso de Biodiesel em tratores indicando que adição de 50% de Biodiesel (produzido a partir de gordura vegetal e álcool etílico) ao Diesel comum não influencia o consumo; UNESP/Registro: Realização de Seminário sobre Biodiesel, enfocando as perspectivas e a viabilidade para a implantação de um pólo de produção no Vale do Ribeira; UNESP/Sorocaba: Desenvolvimento de métodos analíticos para determinação de metais em Biodiesel utilizando espectrometria de absorção atômica; UNESP/Botucatu: Pesquisas sobre melhoramento genético e criação de mamona resistente a pragas.

23 Curva de aprendizado na produção de Biodiesel

24 Sistema de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação Governo POLÍTICA FINANCIAMENTO $ Pesquisa & Serviços $ Institutos Tecnológicos Centros de P&D Formação de RH Pesquisa básica e aplicada Universidades $ Empresas Inovação P&D publicações conhecimento patentes riqueza

25 Núcleo de Planejamento Energético, Geração e Cogeração de Energia Website NUPLEN

26 Agradecimentos À COOPERHIDRO pela oportunidade de estar participando deste evento visando o fortalecimento de nossa relação no sentido de contribuir para o desenvolvimento científico e tecnológico regional; Às Agências de Fomento à Pesquisa (FAPESP, CAPES, CNPq e FUNDUNESP), pelo financiamento de projetos e concessão de bolsas de estudos; Aos pesquisadores do NUPLEN e do Grupo de Pesquisa de Fontes Renováveis e Aproveitamento de Energia; Aos orientados de iniciação científica e de mestrado pelo auxílio nas pesquisas e na preparação deste material.

27 Muito obrigado pela atenção! Núcleo de Planejamento Energético, Geração e Cogeração de Energia Departamento de Engenharia Mecânica UNESP / nuplen@dem.feis.unesp.br Fone: (18) Fax: (18)

28 Destaque da área plantada de Girassol no Oeste Paulista Fonte: CATI-SP

29 Destaque da área plantada de Girassol no Oeste Paulista

30 Destaque da área plantada de Mamona no Oeste Paulista Fonte: CATI-SP

31 Destaque da área plantada de Mamona no Oeste Paulista

32 Destaque da área plantada de Amendoim no Oeste Paulista Fonte: CATI-SP

33 Destaque da área plantada de Amendoim no Oeste Paulista

34 Destaque da área plantada de Algodão no Oeste Paulista Fonte: CATI-SP

35 Destaque da área plantada de Algodão no Oeste Paulista

36 Destaque da área plantada de Sorgo no Oeste Paulista Fonte: CATI-SP

37 Destaque da área plantada de Sorgo no Oeste Paulista

38 Destaque da área plantada de Soja no Oeste Paulista Fonte: CATI-SP

39 Destaque da área plantada de Soja no Oeste Paulista

40 Destaque da área plantada de Cana-de-Açúcar no Oeste Paulista Fonte: CATI-SP

41 Destaque da área plantada de Cana-de-Açúcar no Oeste Paulista

42 Destaque da distribuição do Gado de Corte no Oeste Paulista Fonte: CATI-SP

43 Destaque da distribuição do Gado de Corte no Oeste Paulista

44 Rendimento na produção de éster metílico em função da temperatura e da razão molar óleo-álcool Para realização do ensaio, foram utilizados como matéria-prima, óleo de soja refinado e metanol. Foi adotada reação de transesterificação com catálise alcalina e os tratamentos consistiram em três razões molares óleo-álcool (1:6; 1:9 e 1:12) e três temperaturas de reação (30; 40 e 50 C). Foi adotado o delineamento estatístico inteiramente casualizado em esquema fatorial, com três repetições. Foi usado como catalisador o hidróxido de sódio (NaOH), em quantidade correspondente a 1% do peso da amostra de óleo (150g). Inicialmente, o catalisador foi adicionado ao metanol para reação por cerca de 5 min, para formação de metóxido de sódio, e, então adicionado ao óleo, para reação de transesterificação. A reação de transesterificação, para cada tratamento, foi conduzida em becker de 500 ml, em agitador magnético com controle de temperatura, por uma hora, e a separação de fases (éster e glicerina) foi realizada por decantação em funil de separação, por duas horas.

45 Rendimento na produção de éster metílico em função da temperatura e da razão molar óleo-álcool Separação das fases (éster e glicerina) por decantação em funil de separação Reação de transesterificação em agitadores magnéticos com controle de temperatura

46 Rendimento na produção de éster metílico em função da temperatura e da razão molar óleo-álcool Após a separação, o éster foi aquecido à 70 C por 10 minutos para eliminação de metanol residual e foi lavado com igual volume de solução aquecida (60 C) de HCl a 1%, para eliminação de catalisador residual e de sabões. A separação do éster e da água de lavagem foi realizada, também, em funil de separação, uma vez que se constituem em fases imiscíveis. Por fim, o éster foi filtrado (filtro de 28 μm) e passou por rápido aquecimento a 105 C, para eliminação de umidade residual. As massas de álcool em cada relação molar estudada foram de 32,6; 48,8 e 65,2 g, respectivamente, para as relações molares de 1:6; 1:9 e 1:12. Foram obtidos os rendimentos de cada tratamento, em termos da massa do éster em relação à massa de óleo, após cada fase de produção. Os dados obtidos estão sendo analisados.

47 Efeito do tipo e quantidade de catalisador alcalino sobre o rendimento da reação de transesterificação por rota metílica Para realização do ensaio, estão sendo utilizados, como matéria-prima, óleo de soja refinado e metanol. Através de reação de transesterificação com 100% de excesso de álcool (razão molar 1:6), com catálise alcalina, está sendo estudado o efeito do tipo de base empregada como catalisador sobre o rendimento da reação. Os tratamentos consistiram na utilização hidróxido de sódio (NaOH) e hidróxido de potássio (KOH), como catalisadores, em quantidades correspondentes a 0,5, 0,7, 1,0 e 1,25% da massa do óleo usado na reação. Adotou-se o delineamento estatístico inteiramente casualizado, em esquema fatorial, com três repetições. Cada catalisador, em massa correspondente ao respectivo tratamento, é adicionado em 32,6 g de metanol para reação por cerca de cinco minutos, e, então adicionado ao óleo aquecido a 50 C, para reação de transesterificação.

48 Efeito do tipo e quantidade de catalisador alcalino sobre o rendimento da reação de transesterificação por rota metílica A reação de transesterificação, para cada tratamento, está sendo conduzida em becker de 500 ml, em agitador magnético com controle de temperatura, por 40 minutos, e a separação de fases (éster e glicerina) está sendo realizada por decantação em funil de separação, por 2 horas. Após a separação, o éster está sendo lavado com igual volume de água destilada aquecida (60 C), para eliminação de excesso de metanol, catalisador residual e de sabões. A separação do éster e da água de lavagem é realizada, em funil de separação, após o que o éster é filtrado (filtro de 28 μm) e passa por rápido aquecimento (5 min) a 105 C, para eliminação de umidade residual. Estão sendo obtidos os rendimentos de cada tratamento, em termos da massa do éster em relação à massa de óleo, após cada fase de produção. Ainda, estão sendo medidas as densidades de cada amostra obtida.

49 Foto da equipe responsável pelas pesquisas laboratoriais

50 Foto da instalação do experimento no BERTIN em Lins

51 UNESP na inauguração da planta de Biodiesel do BERTIN