Novas tecnologias químicas aplicadas na produção de biocombustíveis para o sector dos transportes: oportunidades ISEL / Prof. Jaime F. Puna
Novas tecnologias químicas aplicadas na produção de biocombustíveis para o sector dos transportes: oportunidades 9º Encontro INOVAR em Transportes, ISEL, Lisboa 01/07/2015 2
biocombustíveis para o sector dos transportes: oportunidades INDICE INTRODUÇÃO E ENQUADRAMENTO A ESTRATÉGIA EUROPEIA EM MATÉRIA DE BIOCOMBUSTÍVEIS OS BIOCOMBUSTÍVEIS NOVAS GERAÇÕES DE PRODUÇÃO DE BIOCOMBUSTÍVEIS NOVAS MATÉRIAS-PRIMAS ALTERNATIVAS 01/07/2015 3
PEAK OIL 01/07/2015 4
A evolução dos preços do crude O problema: Em 2015/06/24: 60,68 US$ 5
CONSUMO MUNDIAL DAS PRINCIPAIS FONTES DE ENERGIA Fonte: Statistical review of world energy full report 2012 6
A solução: um novo paradigma energético. 1) Sustentabilidade energética mundial 2) Sustentabilidade ambiental: redução das emissões de GEE Energia (Adição ou substituição) Ex: Gasóleo Ex: Biodiesel Recursos não renováveis Recursos renováveis 7
A Dependência energética de Portugal Fonte: Direcção-Geral de Energia e Geologia, Renováveis Estatísticas rápidas, Agosto 2012, www.dgge.pt 01/07/2015 8
A Directiva 20-20-20 http://www.eoi.es/wiki/index.php/contexto_energ%c3%a9tico_y_normativo_en_la_uni%c3%b3n_europea_en_ Construcci%C3%B3n_sostenible, consultado em 2012/12/02 9
Metas para uso de biocombustíveis na UE 01/07/2015 10
BIOCOMBUSTÍVEIS Biocombustíveis são fontes de energia renováveis, derivados de matérias agrícolas como plantas oleaginosas, biomassa florestal, cana-de-açúcar e outras matérias orgânicas. Existem vários tipos de biocombustíveis: bioetanol, biodiesel, biogás, biomassa sólida, biometanol, bioéter dimetílico, bio-etbe, bio-mtbe, biocombustíveis sintéticos. Os principais biocombustíveis são: a Biomassa, o Bioetanol, o Biodiesel e o Biogás. 01/07/2015 11
Grão de soja (www.biodiesel.org Dez. 2011)
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BIODIESEL Modelo espacial da molécula de Linoleato de Metilo, obtido, por exemplo, do óleo de soja. Modelo espacial da molécula de Estereato de Etilo, obtido, por exemplo, do óleo de soja.
PRODUÇÃO DE BIODIESEL Fonte: Statistical review of world energy full report 2012 15
É possível o biodiesel ser competitivo? Fonte: Sampaio Nunes
Gerações de produção de biodiesel 17
Principais matérias-primas de 1ª geração p/ biodiesel A B C D E F A: Colza B: Girassol C: Palma D: Soja E: Jatropha F: OAU s 01/07/2015 18
Reacção de Transesterificação Estrutura de um triglicérido 01/07/2015 19
Processo ESTERFIP (I.F.P.) Biodiesel de 1ª geração com recurso a catalisadores sólidos 01/07/2015 20
Hidroxi - carbonatos de magnésio e alumínio HIDROTALCITES (HT) Mg/Al = 2:1 Mg 4 Al 2 (CO 3 ) 2 (OH) 12.4H 2 O Mg/Al = 3:1 Mg/Al = 4:1 Mg 6 Al 2 (CO 3 ) 2 (OH) 16.4H 2 O Mg 8 Al 2 (CO 3 ) 2 (OH) 20.4H 2 O 1) Argilas aniónicas, contendo espécies aniónicas na sua estrutura intra lamelar. 2) - Usadas como catalisadores que exibem uma significativa área superficial com centros activos alcalinos após calcinação (óxidos duplos). Estrutura das hidrotalcites
Gerações de produção de biodiesel 22
Processo HVO
Gerações de Produção de Biodiesel 24
PRODUTOS DA PIRÓLISE/GASEIFICAÇÃO (a) Produtos da pirólise da biomassa: (a) Carvão, Gas de Síntese; (b) Bio-óleo. (b) A partir do gás de síntese: CO + 2 H 2 CH 3 OH CO 2 + 4 H 2 CH 4 + 2H 2 O 01/07/2015 25
Processo de FISCHER-TROPSCH Processo de Fischer-Tropsch(FT) é um processo químico para produção de hidrocarbonetos líquidos (gasolina, kerosene, diesel, fuelóleo e lubrificantes) a partir do gás de síntese, usado como matéria-prima (CO e H 2 ). Desde a invenção do processo original de FT de Franz Fischer e Hans Tropsch, que trabalharam no Kaiser Wilhelm Institute, em 1920, vários refinamentos e ajustamentos foram efectuados. As principais reacções química são: (Produção de parafinas): (Produção de olefinas): Em ambos os casos, ocorrem reacções altamente exotérmicas, o que significa que existe uma quantidade significativa de libertação de calor. Reacções químicas secundárias, indesejáveis: (Produção de metano): (Produção de álcoois): (Deposição de carbono sólido): As reacções ocorrem sobre catalisadores sólidos de cobalto e ferro. Para se obterem bons rendimentos, são necessárias altas pressões (tipicamente 20-30 bar) e temperaturas na ordem dos (200-350 C). Temperaturas superiores a 400 C, ocorre a formação excessiva de gás metano. 26
Gerações de produção de biodiesel 27
Mundo microscópico das microalgas 28
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Das microalgas aos biocombustíveis 01/07/2015 30
Das microalgas aos biocombustíveis 01/07/2015 31
Produção de microalgas 01/07/2015 32
Produção de microalgas 01/07/2015 33
Produção de microalgas 01/07/2015 34
Valorização de resíduos alimentares/ naturais na produção de biodiesel Casca de camarão Casca de ovo Ameijoa Mexilhão Conchas do mar Óleos alimentares usados Produção de biodiesel
I&DT Área Departamental Eng.ª Química Secção de Tecnologia Química DOMÍNIOS CIENTÍFICOS DE ATUAÇÃO DOS DOCENTES: Líquidos Iónicos Nanopartículas e Nanotecnologias Formulação de espumas e materiais políméricos isolantes Processos sustentáveis de catálise heterogénea Biocombustíveis e Bioenergia Produção electroquímica de gás de síntese Processos e Sistemas de Separação Avançados (ex: Tecnologia de Membranas) Integração e optimização energética EMPRESAS QUE TRABALHAM NO LTQ, EM I&DT: GSYF Green Synfuel PROJETO SYM QREN/COMPETE 38940: Estudo da Produção de Metanol por electrólise de água, usando eléctrodos de grafite. PROJETO GREENFOAM - QREN/COMPETE 13267: Ecological non isocyanate and non moisture curing one component foam.
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Jaime Filipe Borges Puna jpuna@deq.isel.ipl.pt 01/07/2015 38