PROGRAMA DE COLETA DE ÓLEOS RESIDUAIS NA CIDADE DE ITAÚNA PARA A PRODUÇÃO DE BIODIESEL EM ESCALA PILOTO Etapa de planejamento e implementação

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1 PROGRAMA DE COLETA DE ÓLEOS RESIDUAIS NA CIDADE DE ITAÚNA PARA A PRODUÇÃO DE BIODIESEL EM ESCALA PILOTO Etapa de planejamento e implementação Rosilene A. de Miranda, ICB / UIT, luanabiologa@yahoo.com.br Mariana M. Fonseca, ICB / UIT, maryfonsecamachado@hotmail.com Alex Nogueira Brasil, FAEN / UIT, brasil@uit.br Cristiane M. Finzi Quintão, FAEN / UIT, finzi@uit.br RESUMO A implantação de um programa de coleta de óleo residual (óleo de cozinha) para a produção de biodiesel margeia os campos tecnológico, social e ambiental. Tecnológico pela pesquisa em biocombustíveis, ambiental pelo não descarte do óleo residual de forma inadequada e social pela mobilização da comunidade quanto ao recolhimento, descarte e uso adequado do óleo residual. A utilização do óleo residual na produção de biodiesel tem como etapa preliminar o recolhimento do mesmo, pelas donas de casa e estabelecimentos alimentícios, em postos de coleta de fácil acesso, como escolas, postos de saúde e representações de bairro. O óleo de cozinha coletado passa pelo estudo e produção do biodiesel em laboratório afim de conhecer as condições de controle do processo e aplicação em uma usina piloto construída com tecnologia própria. A coleta do óleo de cozinha das casas e estabelecimentos comerciais requer um programa de conscientização social focado em escolas e centros comunitários. Professores e representantes de classe são transformados em formadores de opinião através de palestras especificas. O presente projeto tem como objetivo contemplar a primeira fase da produção, ou seja, a conscientização social quanto a importância da coleta do óleo residual. O projeto se assemelha aos estudos de reciclagem de materiais com etapas de divulgação, informação e conscientização de formadores de opinião (professores, representantes de classe ente outros). No caso da comunidade local, o ataque se dará por panfletos, palestras ilustrativas e através dos próprios alunos. Palavras-chaves: Óleo residual, programa de coleta, biodiesel

2 1. INTRODUÇÃO Combustíveis alternativos para motores a diesel são cada vez mais importantes devido à escassez das reservas de petróleo e aos problemas de poluição ambiental. A possibilidade da utilização de óleos vegetais e gorduras animais como combustível foi reconhecida desde os primórdios dos motores diesel e são objetos de investigações antes mesmo de ocorrer a crise energética dos anos 70. Em 1900 os óleos vegetais já vinham sendo utilizados em máquinas a diesel com sucesso, durante uma exposição em Paris foi demonstrado o funcionamento de um pequeno motor diesel funcionando com óleo de amendoim. O consumo do óleo vegetal resultou em um aproveitamento do calor literalmente idêntico ao do petróleo. Uma das maiores motivações para a produção do biodiesel é ser um combustível originado de fonte renovável, permitir a economia de divisas com a importação de petróleo e óleo diesel e também reduzir a poluição ambiental, além de gerar alternativas de empregos em áreas geográficas menos atraentes. Biodiesel é um combustível originado de fontes renováveis derivado de óleos de origem vegetal ou animal, para uso em motores a combustão. É obtido através da reação de transesterificação de triglicerídeos (óleos vegetais ou gorduras animais) com um álcool metílico ou etílico na presença de um catalisador ácido ou básico, gerando biocombustível, glicerina e álcool residual. O biodiesel pode ser amplamente utilizado como combustível alternativo por possuir propriedades físico-químicas semelhantes ao diesel convencional, tendo como vantagens a diminuição de poluentes possibilitando uma redução significativa do esgotamento de reservas de petróleo. Por ser perfeitamente miscível, o biodiesel pode ser utilizado puro ou misturado em quaisquer proporções em motores do ciclo diesel sem a necessidade de adaptações. Portanto, a análise da composição de ácidos graxos constitui o primeiro procedimento para a avaliação preliminar da qualidade do óleo bruto e de seus produtos de transformação para a obtenção do biodiesel, e isto pode ser obtido através de vários métodos analíticos tais como a cromatografia líquida de alta eficiência a cromatografia em fase gasosa e a espectroscopia de ressonância magnética nuclear de hidrogênio (NETO, 1999).

3 A utilização de óleos vegetais industriais vem ganhando espaço cada vez maior, não simplesmente porque os resíduos representam matérias primas de baixo custo, mas principalmente devido aos efeitos da degradação ambiental. Os efeitos da degradação ambiental geraram uma corrente que defende a produção de tecnologias limpas e o reaproveitamento de resíduos, o que tem levado empresas a buscarem viabilidade econômica para os resíduos, diminuindo os impactos ambientais, estimulando a reciclagem de matérias primas e promovendo a formação de novos postos de trabalho. A fritura é um processo que utiliza óleos e gorduras como meio de transferência de calor largamente utilizado para a produção de alimentos, processo que gera um volume significativo de óleos e gorduras, cujo destino final é difícil de ser solucionado. Neste contexto o biodiesel produzido a partir de óleos residuais utilizados na cocção de alimentos apresenta-se como uma das soluções imediatas para a substituição parcial ou total do petrodiesel, pois é produzido a partir de fontes renováveis, é biodegradável e seus níveis de emissão de gases causadores do efeito estufa são bem inferiores. A reutilização de óleos residuais de fritura utilizados em estabelecimentos alimentícios para produção do biodiesel requer um estudo de conscientização social para que se possa realizar a coleta em postos definidos e reconhecidos pela sociedade, como escolas e centros comunitários. 2. OBJETIVO O objetivo deste projeto é a aplicação de um programa de conscientização da comunidade quanto à problemática do descarte incorreto do óleo de cocção e apresentação de uma alternativa de uso para esse resíduo (geração de combustível e sabões de baixo custo). O programa é composto por palestras destinadas a professores e profissionais da saúde, criando formadores de opinião, panfletos informativos, programas de incentivo para que as escolas se tornem postos de coleta. 3. MATERIAL E MÉTODOS O óleo residual de frituras alimentícias gerado pelos habitantes da Cidade de Itaúna não tem um destino final adequado. A cidade não apresenta sistema de tratamento de esgoto

4 assim, todo resíduo tem como destino final os mananciais da região. O óleo de cozinha descartado nas pias além de incrustar nas tubulações, polui os mananciais da região. O primeiro passo do programa de conscientização sócio-ambiental refere-se à realização de palestras envolvendo donos de bares e restaurantes, diretores de escolas, representantes de associações de bairro. As palestras têm o intuito de sensibilizar os representantes de comunidade para a coleta do óleo de cozinha, sua importância ambiental e sócio-econômica. Num segundo momento, em uma parceria com a prefeitura municipal de Itauna serão distribuídos panfletos explicativos quanto à necessidade ambiental do recolhimento do óleo de cozinha saturado, a possibilidade de aproveitamento econômico com a produção de sabão de baixo custo e biodiesel e os fatores relacionados aos efeitos da gordura saturada no organismo humano. O convênio com a prefeitura permite tornar as escolas e postos de saúde como postos de coleta de óleo saturado. Programa de incentivos às escolas torna o recolhimento um atrativo e propicia maior empenho em programas de incentivo à coleta realizada pelas próprias escolas. Realizada a conscientização, montados os postos de coleta passa-se ao gerenciamento e logística do recolhimento do óleo de cozinha. A coleta e tratamento do óleo de cozinha devem seguir os parâmetros apresentados nas seções a seguir. 3.1 Embalagem e acondicionamento O óleo deve ser entregue em garrafas PET ou galões de plástico lavados com água corrente sem adição de sabões. 3.2 Zoneamento da cidade por grupos de postos de coleta A cidade deverá ser dividida em zonas ou regiões com um determinado número de postos de coleta. O processo de zoneamento da cidade tem o objetivo de facilitar a logística de coleta e tratamento do óleo residual recolhido. 3.3 Planilha de recolhimento semanal por zona de coleta A planilha de recolhimento determina o dia de coleta por região ou zona. O objetivo da planilha é permitir a identificação de volume e qualidade do óleo por região.

5 3.4 Homogeneização por zona do óleo e estudo estatístico de qualidade Do óleo recolhido e homogeneizado, amostras são retiradas a fim de determinar parâmetros como grau de saturação, acidez e índices de impurezas. São montados relatórios a serem publicados para a população da qualidade do óleo consumido pela comunidade abrangida por determinada zona de coleta. Esses relatórios publicados periodicamente fazem parte do plano de incentivo à coleta de óleo residual. 3.5 Filtração No laboratório o óleo é filtrado e passa por um tratamento preliminar para a retirada de resíduos de alimentos de cocção. O tratamento visa a obtenção de uma matéria prima padronizada por um índice de pureza em que o número de partículas em suspensão não seja superior a 1% e as partículas não sejam superiores a 5 micrômetros. A filtração de óleos é freqüentemente praticada para retardar a deterioração dos óleos, funciona com eficiência e rapidez quando aplicada pressão ao sistema. Estudando a recuperação de óleos usados em frituras utilizando combinações de absorventes seguidas de filtração, constatou-se uma melhoria na qualidade dos óleos de frituras e por extensão na vida útil desses óleos. A simples filtração apenas remove as impurezas insolúveis, não influenciando no tempo de deterioração do óleo, nem diminuindo a acidez livre, prejudicando assim apenas a qualidade do alimento. 3.6 Secagem O processo de secagem tem o objetivo de retirar o excesso de água resultante da cocção. A água pode provocar saponificação do óleo acarretando emulsões de difícil separação de fases entre o biodiesel e glicerol formado. A umidade presente no óleo residual é outro fator importante a ser observado, pois ela favorece a reação de hidrolise e a quebra de ligações do éster glicerídeo, ocorrendo a formação de ácidos graxos livres, aumentando a acidez (SAMPAIO, 2003). 3.7 Usina piloto para produção de biodiesel O óleo após passar pelas etapas das seções anteriores, é destinado à produção de biodiesel em uma usina piloto segundo uma reação de transesterificação, a qual é a reação química de um

6 óleo com monoálcoois (metanol ou etanol) em presença de hidróxido de sódio ou potássio como catalisador, o qual promove a quebra da molécula dos triglicerídeos, gerando ésteres etílicos ou metílicos dos ácidos graxos correspondentes, liberando glicerina como co-produto. A transesterificação pode ser realizada em meio ácido ou básico, em pressão atmosférica, temperatura de aproximadamente 40 a 60 C para acelerar a reação em presença de excesso de álcool para resultar em ésteres menos viscosos e com características físico-químicas próximas ao diesel convencional (KNOTHE et al., 2006). A reação global de transesterificação é representada por três equações consecutivas e reversíveis (Figura 1). Figura 1. Esquema representativo da transesterificação de óleo. O produto da reação de transesterificação pode ser dividido em duas fases. A fase pesada, composta de uma mistura de glicerina, álcool, água e impurezas e a fase leve, composta do éster (metílico ou etílico), álcool, água e impurezas. É possível que se encontrem traços de glicerina na fase leve e de éster na fase pesada. A fase pesada é encaminhada para o processo de recuperação do álcool, o que é feito por evaporação. A mistura álcool e água que vaporiza deste processo é encaminhada para o processo de desidratação do álcool, o que é feito por destilação (WUST, 2004). A Figura (2) representa a usina piloto para produção de biodiesel através de óleo oriundo de processos de cocção e sua mistura (blends) com óleo de soja. Inicialmente, óleo, álcool (etanol ou metanol) junto ao catalisador (NaOH ou KOH) são colocados nos reservatórios de armazenagem de óleo (1) e misturador (2), respectivamente, em proporções estequiometricamente determinadas. No Reator 1 (3), ocorre a mistura e reação de transesterificação entre os reagentes dos reservatórios 1 e 2. O reator promove a reação catalisada entre álcool e óleo através de agitação mecânica e a temperatura controlada. O produto da reação é deslocado para o Separador (4) onde

7 ocorrerá a separação das fases por decantação do biodiesel (éster) e da glicerina. A glicerina por apresentar maior densidade se deposita no fundo do reservatório podendo ser retirada por uma válvula de esfera presente no reservatório. O biodiesel que permanece, passa para o Recuperador (6) onde o excesso de álcool será evaporado por aquecimento utilizando-se uma resistência encapsulada. O vapor de álcool se direciona ao Condensador (5), onde retorna a fase líquida. O biodiesel agora sem a glicerina e livre do excesso de álcool passa para a Lavagem (7), onde por aspersão de água a temperatura controlada as impurezas como resíduos de catalisador são carregadas e retiradas do produto de interesse. Entretanto, nem toda água aspergida percola e sai do biocombustível, assim é necessária uma etapa de aquecimento no Secador (8) para a evaporação da água residual presente. Reservatório de óleo Misturador: álcool + catalisador 1 2 Reator 1 Separador 3 Condensador Recuperador de alcool Lavagem 7 Secador 8 Figura 2. Apresentação esquemática da Usina Piloto

8 3.8 Testes de qualidade do biodiesel produzido O biodiesel produzido terá seus parâmetros analisados em laboratório para averiguação de qualidade e oferecido à prefeitura para utilização e testes em um de seus carros, a fim de verificar eficiência e impactos sobre o motor. 4 RESULTADOS ESPERADOS O projeto tem o intuito de conscientizar a população quanto às vantagens da reutilização do óleo de fritura para fins econômicos e de sustentabilidade ambiental. Segundo dados do Serviço Autônomo de Água e Esgoto (SAAE) de Itaúna, o Rio São João, único afluente que abastece a cidade, estará tão saturado de lixo e resíduos que em poucos anos, a cidade passará racionamento de água. A coleta de óleos de cocção representa a redução de um dos poluentes de alta gravidade no rio. Espera-se com esse trabalho uma melhoria na qualidade do óleo utilizado pela população, obtenção de matéria para a produção de biodiesel, e redução da emissão de poluentes no rio. 5 AGRADECIMENTOS Os autores agradecem a colaboração da Biominas Biodiesel ( de Itaúna-MG, patrocinadora do projeto, e à Prefeitura de Itaúna pelo apoio e disponibilização das escolas para postos de coleta e incentivo ao projeto biodiesel. 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS KNOTHE, Gerhard et al. Manual de biodiesel. Tradução Luiz Pereira Ramos. Curitiba: Edgard Blucher, NETO, Pedro Costa et al. Produção de biocombustíveis alternativo ao óleo diesel através da transesterificação de soja usado em frituras. Dissertação (mestrado em química). Universidade Federal do Paraná, SAMPAIO, Luiz Augusto Grimaldi. Reaproveitamento de óleos e gorduras residuais de fritura: tratamento da matéria-prima para a produção de biodiesel. Dissertação (mestrado em desenvolvimento regional e meio ambiente). Universidade Estadual de Santa Cruz, 2003.