Tecnología y Calidad de los Biocombustibles. Jul/ CENPES/PDAB/HPE/VIDAL

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1 FORO TECNOLOGIA GLOBAL E QUALIDADE DE BIOENERGÍA X SELEÇÃO PLANTA ROSARIO INDUSTRIAL 2007 Tecnología y Calidad de los Biocombustibles Jul/ CENPES/PDAB/HPE/VIDAL

2 FORO GLOBAL DE BIOENERGÍA ROSARIO 2007 TECNOLOGIA E QUALIDADE X SELEÇÃO PLANTA INDUSTRIAL Tecnología y Calidad de los Biocombustibles X Cuidados para Seleção de Propostas de Plantas Industrias Jul/ CENPES/PDAB/HPE/VIDAL

3 ESTUDOS DE CASOS TECNOLOGIA E QUALIDADE X SELEÇÃO PLANTA INDUSTRIAL EXEMPLO DE CASO 1 Agosto/2001: Prof. Murphy e Spitz provêm tecnologia de biodiesel para Schwarzheide. INSOLVENZVERFAHREN Abril/2002: Reportagem na Umweltkontor Magazine: Biodiesel com Qualidade, exaltando as características da mais moderna planta da Alemanha, com qualidade extra. Novembro/2002: Inauguração da planta com investimento de 25 MM (7 MM em fundos europeus) e produção de t/ano biodiesel e t/ano glicerina. Dezembro/2002: Problemas sistemáticos e persistentes na partida e queda no preço da glicerina prejuízos na planta. Dezembro/2002: UMWELT BANK nega comprometimento de sua saúde financeira devido à planta de Schwarzheide. Março/2003: DECRETADA A FALÊNCIA Notícias da Bolsa de Frankfurt

4 2006 EU TECNOLOGIA Production E Capacity QUALIDADE X SELEÇÃO PLANTA INDUSTRIAL PAÍS Mil toneladas Germany 2681 Italy 857 France 775 UK 445 Spain 224 Czech Republic 203 Poland 150 Portugal 146 Austria 134 Slovakia 89 Belgium 85 Denmark 81 Greece 75 Sweden 52 Estonia 20 Slovenia 17 Hungary 12 Lithuania 10 Latvia 8 Malta 3 Cyprus 2 Finland 0 Ireland 0 Luxemburg 0 The Netherlands 0 TOTAL ESTADO DA ARTE Produção de Biodiesel na União Européia* ~40 plantas ~40 plantas Fonte: European Biodiesel Board

5 ESTADO DA ARTE TECNOLOGIA E QUALIDADE X SELEÇÃO PLANTA INDUSTRIAL Plantas de Biodiesel nos Estados Unidos

6 27 usinas 20 em operação 7 em préoperação ESTADO DA ARTE Plantas de Biodiesel nos Brasil Capacidade Autorizada (m³/dia) Capacidade Anual (300 dias) Estimada Empresa Local (10³ m³/ano) Agropalma Bélem/PA Agrosoja Sorriso / MT Barralcóol Barra do Bugres/MT 166,7 50 Biocapital Charqueada/SP ,8 Binatural Formosa/GO 30 9 Biolix Rolândia/PR 30 9 Biopetrosul Taubaté/SP 21,3 6,39 Brasil Ecodiesel Floriano/PI ,5 Brasil Ecodiesel Crateús/CE Brasil Ecodiesel Porto Nacional / TO Brasil Ecodiesel São Luis / MA Brasil Ecodiesel Iraquara/BA Caramuru São Simão / GO ,5 Dhaymers Taboão da Serra/SP 26 7,8 Fertibom Catanduva/SP Fusermann Barbacena/MG 30 9 Granol Anápolis/GO 333,3 100 Granol Campinas/SP ,9 IBR Simões Filho/BA 65 19,5 NUTEC Fortaleza/CE 2,4 0,72 Oleoplan Veranópolis / RS ,1 Ouro Verde Rolim de Moura/RO 17 5,1 PonTe di Ferro Taubaté/SP PonTe di Ferro Manguinhos/RJ Renobras DomAquino/MT 20 6 Soyminas Cássia/MG Usibio Sinop / MT m3/ano litros/ano

7 ESCOLHA DA CAPACIDADE DA PLANTA TECNOLOGIA E QUALIDADE X SELEÇÃO PLANTA INDUSTRIAL AS PRIMEIRAS PLANTAS COSTUMAM SER DE PEQUENO PORTE 6000 t/ano

8 ESCOLHA DA CAPACIDADE DA PLANTA TECNOLOGIA E QUALIDADE X SELEÇÃO PLANTA INDUSTRIAL AS VEZES EXAGERADAMENTE PEQUENAS Máquina de Biodiesel Custo analítico superior ao faturamento Normalmente não contemplam recuperação de metanol, gerando efluente com glicerina e metanol

9 Custo Biodiesel US$/L ESCOLHA DA CAPACIDADE DA PLANTA DEPOIS PREVALECE A ECONOMIA DE ESCALA E AS PLANTAS CRESCEM EFEITO DA ESCALA SOBRE PLANTA DE BIODIESEL 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 (sem centrífuga) Mil Toneladas / ano Investimento MM US$

10 ESCOLHA DA CAPACIDADE DA PLANTA TECNOLOGIA E QUALIDADE X SELEÇÃO PLANTA INDUSTRIAL ATUALMENTE UMA PLANTA PADRÃO DE BIODIESEL É DA ORDEM T/ANO cent E$/litro Custo produção x Capacidade (sem centrífuga) t/ano Mil E$ Efeito de Escala Investimento x Capacidade (com centrífuga) 0,4 capacidade t/ano ,3 0,2 0,1 Mil E$ Mil E$/(t/ano) Mil E$/(t/ano)

11 ESCOLHA DA MATÉRIA PRIMA TECNOLOGIA E QUALIDADE X SELEÇÃO PLANTA INDUSTRIAL FATORES CRÍTICOS Disponibilidade ex. soja nos UEA e colza na UE Adequação a Especificação do Biodiesel ex. Estabilidade a Oxidação x Ponto de Entupimento a frio Custo e Logística de Abastecimento e Distribuição

12 ESCOLHA DO ÁLCOOL TECNOLOGIA E QUALIDADE X SELEÇÃO PLANTA INDUSTRIAL Metanol (importado) x Etanol (renovavel) Com Etanol : consumo de álcool (>50%) consumo de catalisador rendimento formação de sabão dificuldade de separação custo operacional investimento custo do biodiesel? deposição de sólidos toxidez

13 ESCOLHA DO PROCESSO DE PRODUÇÃO TECNOLOGIA E QUALIDADE X SELEÇÃO PLANTA INDUSTRIAL PROCESSOS DE PRODUÇÃO DE BIODIESEL Catálise Básica (Homogênea & Heterogênea) Catálise Ácida (Homogênea & Heterogênea) Catálise Enzimática Super Crítico Microondas Outros

14 ESCOLHA DO CATALISADOR TECNOLOGIA E QUALIDADE X SELEÇÃO PLANTA INDUSTRIAL (Associada a Escolha da Tecnologia) 66% Metoxi de sódio Hidróxido de Sódio Hidróxido de Potassio Rendimento Custo matéria prima Custo produção 13% 21% Consumo na Europa : Usado com óleos de acidez moderada (<4%) x Custo do tratamento Fonte - Degussa

15 ESCOLHA DO DESTINO DOS COPRODUTOS TECNOLOGIA E QUALIDADE X SELEÇÃO PLANTA INDUSTRIAL EX : GLICERINA Queima alto teor de sais ( 5 a 7 % NaCl) Purificação investimento adicional de 2 a 4 MMU$ Novos produtos / processos - epicloridrina, etc. Mistura na ração animal Aplicações convencionais Aplicações abandonadas em função do custo elevado

16 FATORES CRÍTICOS PARA AVALIAÇÃO DA QUALIDADE INTRÍNSICA DE UMA TECNOLOGIA Produto - atende a especificação nacional e européia? Processo operação estável e segura? Meio Ambiente geração de efluentes líquidos, sólidos e gasosos? Equipamentos / Materiais / Tancagem vida útil? custo de manutenção? Economicidade : Investimento? Custo operacional? Rendimentos (t biodiesel / t óleo carga)?

17 QUALIDADE DO PRODUTO Qualidade comprovada através de : - retirada de amostras para análises - organismo certificador - mercado consumidor - declaração do fornecedor da tecnologia!!!!!!!!! EXEMPLO DE CASO 2

18 QUALIDADE DO PROCESSO - O processo foi comprovado industrialmente? - Existem plantas operando com capacidade igual ou superior ao desejado? - A tecnologia atingiu a maturidade ou ainda está demandado melhorias?

19 AVALIAÇÃO DA MATURIDADE DA TECNOLOGIA TECNOLOGIA E QUALIDADE X SELEÇÃO PLANTA INDUSTRIAL PERÍODO DE MATURAÇÃO DO DESENVOLVIMENTO TECNOLÓGICO E APROVAÇÃO DE PRODUTO EX: FRANÇA : Etudes réalisées par l IFP sur l utilisation de l ester de méthyle issu d une huile végétale comme carburant pour moteur diesel : Programme de recherche et développement engagé par la filière oléagineuse : Installation d un pilote de transestérification de 1 m3 sur le site de l usine ROBBE à Compiègne 10 anos : Adaptation, à Compiègne, d un premier réacteur de lipochimie pour produire de l ester selon leprocédé IFP : Essais sur une quarantaine de véhicules de la coopérative Champagne Céréales d un mélange 80% gazole et 20% EMHV : Construction et mise en service d une unité de transestérification de T à Compiègne 4 anos : Vaste expérimentation d un carburant diesel contenant 5% d EMHV

20 AVALIAÇÃO DA MATURIDADE DA TECNOLOGIA TECNOLOGIA E QUALIDADE X SELEÇÃO PLANTA INDUSTRIAL PERÍODO DE MATURAÇÃO DO DESENVOLVIMENTO TECNOLÓGICO EX: PROCESSO CONEMANN 1995: ton/ano 1991: 0,8 ton/dia 1993: 17 ton/dia (5.000 ton/ano)

21 AVALIAÇÃO DA MATURIDADE DA TECNOLOGIA TECNOLOGIA E QUALIDADE X SELEÇÃO PLANTA INDUSTRIAL PLANTA PILOTO PARA TESTE E APROVAÇÃO DE PRODUTO PELO CLIENTE DURANTE PERÍODO DE CONTRUÇÃO DA PLANTA INDUSTRIAL (ESPANHA TEC. LURGI)

22 AVALIAÇÃO DA MATURIDADE DA TECNOLOGIA TECNOLOGIA E QUALIDADE X SELEÇÃO PLANTA INDUSTRIAL EXEMPLO DE CASO 3

23 QUALIDADE AMBIENTAL Tecnologia libera para o Meio Ambiente efluentes - líquidos, - gasosos, - sólidos? Adsorvente sólido

24 QUALIDADE DOS EQUIPAMENTOS / MATERIAIS / PARQUE DE TANCAGEM -Equipamentos - projeto com folgas, baixo custo de manutenção - Materiais aço inoxidavel, aços especiais, revestimentos não metálicos, titânio - Tancagem volume adequado a logística de abastecimento

25 ECONOMICIDADE / COMPETITIVIDADE Investimento? Custo operacional? 7 kg/ton 3,3 kg/ton 0,7 kg/ton Para : 1000 ppm; 1000 mil t/ano;15 anos; 10% VP 9 MM U$ Rendimentos (ex: t biodiesel / t óleo carga)?

26 EXEMPLO DE CASO 4 Mass Balance Calculations Input Virgin Oil Potassium hydroxide (dry Wt.) Methanol Total Output Biodiesel Glycerin+Impurities Total Kg

27 Custo (Valor Presente) Decorrente das Perdas com Rendimentos Abaixo de 100% ESTADO DA ARTE Rendim ento (%) U$ > 20 milhões US/ton US/ton óleo óleo Produção Produção anual anual juros juros 10% 10% período período (anos) (anos) U$ 89 $0,00 ($ ,00) ($ ,00) ($ ,00) ($ ,00) ($ ,00) ($ ,00) ($ ,00) ($ ,00) ($ ,00) ($ ,00)

28 AVALIAÇÃO DE PROPOSTAS PARA AQUISIÇÃO DE PLANTA/TECNOLOGIA: Critérios de Projeto x Custos Custo Padrões Proj. SMS Custo Total Custo Investimento Custo Utilidades Custo Matéria Prima Critérios de Projeto (atendendo as restrições de projeto)

29 Custo Mínimo Total VPL Definição de parâmetros prima, utilidades, etc. preços de matéria Padronização do Cálculo planilha

30 ALTERNATIVA : FIXAÇÃO DE ÍNDICES TÉCNICOS MAX/MIN Exemplo de Índices Técnicos Garantidos por Tecnologia Madura Consumos Consumos / / tonelada tonelada de de biodiesel biodiesel de de colza colza

31 PROCESSO BATELADA X CONTÍNUO

32 Plantas Pré Montadas (Skid) ton / ano

33 OBRIGADO

34 PROCESSO DE TRANSESTERIFICAÇÃO POR CATÁLISE Óleo ALCALINA HOMOGÊNEA Álcool Cat. Alc. Álcool Cat. Alc. Ácido / Água 1ª Etapa Reação Ácido /Água 2ª Etapa Reação Neut. Vap. etanol / vap. 3ª etanol R/S Biodiesel p/secag. 1ª Etapa Separação 2ª Etapa Separação Glicerina Glicerina

35 Catálise Homogênea (Processo Connemann):

36 110,000 t/ano Processo Connemann

37 Produção de biodiesel (Processo Lurgi) Pré-tratamento de óleo

38 Processo Lurgi Customer: Natural Energy West GmbH Plant: Biodiesel and Glycerine Plant Location: Marl, Germany Capacity: t/ano

39 t/ano Processo Ballestra

40 Tecnologia Crown

41 Tecnologia Crown

42 Catálise Heterogênea Processo Esterfip-H

43 PONTO FORTE : glicerina de boa qualidade PONTOS FRACOS: Alto investimento e consumo de energia

44 TRÊS PRIMEIRAS PLANTAS INDUSTRIAS PETROBRAS Seleção Técnica + Licitação Construção Intecnial / Tecnologia Crown 1 CANDEIAS t/ano 2 MONTES CLAROS t/ano 3 QUIXADA t/ano Previsão do início de operação final 2007

45 Pesquisa e Desenvolvimento Petrobras Grãos Grãos + Álcool + Catalisador Fertilizantes Ração Animal Éster + Glicerina + Álcool Glicerina Produção do Éster Biodiesel Plantação Grãos Álcool + Catalisador Extra;cão Fertilizantes Ração Animal Óleo Bruto Produção do Ester Glicerina

46 UNIDADE TECNOLOGIA ESPERIMENTAL E QUALIDADE X DE SELEÇÃO BIODIESEL PLANTA INDUSTRIAL UEB-01 UEB-01 (ROTA ÓLEO)

47 UNIDADE ESPERIMENTAL DE BIODIESEL UEB-01 TECNOLOGIA E QUALIDADE X SELEÇÃO PLANTA INDUSTRIAL TESTES EM VEICULOS DIESEL LEVE PETROBRAS FORD UNIVERSIDADE DE SALVADOR 2400 litros biodiesel 100 % mamona 2400 litros biodiesel 100 % soja

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