CIB Conselho de Informações sobre Biotecnologia BIODIESEL PARA TODOS Prof. Gil Miguel de Sousa Câmara USP/ESALQ Piracicaba SP
O motor diesel pode ser alimentado com óleos vegetais e poderá ajudar consideravelmente o desenvolvimento da agricultura nos países onde ele funcionar. Isto parece um sonho do futuro, mas eu posso predizer com inteira convicção que esse modo de emprego do motor diesel pode, num tempo dado, adquirir uma grande importância. Rudolph Diesel
O POR QUÊ DO BIODIESEL! Aumentos crescentes no consumo mundial e nacional de diesel de petróleo. 30 anos!!! Previsão de redução das reservas mundiais de petróleo. Crises geopolíticas no Oriente Médio BARRIL DE PETRÓLEO Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel PNPB
Matriz Energética Brasileira Recursos Renováveis 43.6% Biomassa 29.1% Hidreletricidade 14.5% Urânio (U 3 O 2 ) 1.5% Carvão Mineral 6.5% Gás Natural 8.7% Petróleo e Derivados 39.7% Fonte: MME / BEN 2005
Matriz de Combustíveis Veiculares Parcela do Álcool GNV 2,4% Álcool Hidratado 6,6% 6,6 + 8,8 15,4% Gasolina C 35,3% Óleo diesel 55,7% ÁLCOOL 8,8% SUBSTITUIÇÃO POR BIODIESEL 2 a 5% 1,1 a 2,8% (*) Toda gasolina comercializada no Brasil tinha 25%de álcool. Fonte: MME/2004
Evolução das vendas de óleo Diesel nas Regiões do Brasil (1995 a 2004) Total Norte Nordeste Sudeste Sul Centro-Oeste 40.000 PA 1.297 BA 2.054 SP 9.290 PR 3.602 MT 2.007 35.000 30.000 25.000 Mil m 3 20.000 15.000 10.000 5.000 0 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 Anos Fonte: PoloBio (2006).
Biodiesel no Brasil Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel (PNPB) Lei Federal 11.097 de 13/01/2005 estabelece: Obrigatoriedade da adição de um percentual mínimo de biodiesel ao óleo diesel comercializado ao consumidor, em qualquer parte do território nacional. Até 2008: 2% de biodiesel no óleo diesel (B2). Até 2013: 5% de biodiesel no óleo diesel (B5). Principais diretrizes do PNPB Implantar um programa sustentável, promovendo inclusão social. Garantir preços competitivos, qualidade e suprimento. Produzir o biodiesel a partir de diferentes fontes oleaginosas e em regiões diversas. Fonte: Holanda (2004).
Biodiesel no Brasil Definição Genérica de Biodiesel Denominação para combustíveis e aditivos derivados de fontes renováveis. Fontes Renováveis Potenciais Óleos Vegetais (líquidos à temperatura ambiente): algodão, amendoim, babaçú, canola, dendê, girassol, mamona, soja, etc. Gordura Animal (semi-sólidos, pastosos ou sólidos à temperatura ambiente): sebo bovino, óleos de peixes, banha de porco, óleo de mocotó, etc. Óleos e Gorduras Residuais: originários do processamento doméstico, comercial e industrial. Fonte: Holanda (2004).
Biodiesel no Brasil Definição Técnica de Biodiesel Os óleos vegetais e as gorduras são compostos de triglicerídeos, ésteres de glicerol e ácidos graxos, genericamente classificados como lipídios. O biodiesel é resultado da reação química denominada transesterificação, que consiste na reação de um lipídio com um álcool para formar ésteres (biodiesel) e um subproduto chamado glicerol ou glicerina. Normalmente, para acelerar essa reação química utiliza-se uma substância catalisadora: NaOH ou KOH. Atualmente existem 2 vias alcoólicas para a reação: metílica e etílica. Fonte: Holanda (2004).
COMPOSIÇÃO DO ÓLEO VEGETAL BRUTO Triglicerídeos (95 a 97%) Produtos de decomposição dos triglicerídios Fosfatídeos Esteróis Ceras Hidrocarbonetos Vitaminas Tocoferóis Pigmentos Proteínas Gomas, carboidratos Metais (cálcio, magnésio, ferro, cobre, etc.) Fonte: Regitano-D arce (2006).
Ácido Graxo R 1 = (C 1 - C 2 - C 3 -... - C 8 - C 9 -... - C 14 - C 15 - C 16 OOH) = Ácido palmítico R 2 = (C 1 - C 2 - C 3 -... - C 8 = C 9 -... - C 16 - C 17 - C 18 OOH) = Ácido oléico R 3 = (C 1 - C 2 - C 3 -... - C 8 = C 9 -... - C 11 = C 12 -... - C 16 - C 17 - C 18 OOH) = Ác. linoléico Estrutura hidrocarbonada = CH3 CH2 -... R COOH OU R C grupo Carboxila terminal O OH Fonte: Regitano-D arce (2006).
CH 2 OH + R 1 CH 2 OOCR 1 CHOH + R 2 CHOOCR 2 CH 2 OH + R 3 CH 2 OOCR 3 Glicerol Ác. Gx Triglicerídeo Fonte: Regitano-D arce (2006).
METANÓLISE (ALCOÓLISE) DE UM TRIGLICERÍDEO CH 2 OOCR 1 CH 3 OOC-R 1 + CH 2 OH CHOOCR 2 + 3 CH 3 OH CH 3 OOC-R 2 + CHOH CH 2 OOCR 3 + CH 3 OOC-R 3 CH 2 OH Triglicerídeo Metanol Ésteres Metílicos Glicerol BIODIESEL = B100 ÓLEO DE SOJA NÃO É BIODIESEL!!! Fonte: Regitano-D arce (2006).
Matéria-prima oleaginosa Teor de Óleo (%) Milho 5 Algodão 18-20 Soja 18-20 Oliva 25-30 Açafrão 30-35 Girassol 35-45 Amendoim 45-50 Canola 45-50 Mamona 45-50 Palma 45-50 Palmiste 45-50 Gergelim 50-55 Coco 65-68 Fonte: Regitano-D arce (2006), modificado por Câmara (2006).
ALGODÃO Gossypium hirsutum L. Principais países produtores: China, EUA, Índia, Paquistão e Brasil. Principais estados brasileiros produtores: MT, GO, BA, SP e MS. Observação: retirada a fibra para a indústria têxtil sobra o caroço com 18 a 20% de óleo.
AMENDOIM Arachis hypogaea L. Principais países produtores: China, Índia, Nigéria, EUA e Indonésia. Principais estados brasileiros produtores: SP, MG, BA, MS e PR.
GIRASSOL Helianthus annuus L. Principais países produtores: Rússia, Argentina, Ucrânia, China e Romênia. Principais estados brasileiros produtores: GO, MS, RS, MT e SP.
MAMONA Ricinus communis L. Principais países produtores: Índia, China, Brasil, Etiópia e Tailândia. Principais estados brasileiros produtores: BA, CE, MG, SP e PE.
DENDÊ Elaeis guineensis L. Principais países produtores: Malásia, Indonésia, Nigéria, Tailândia e Colômbia. Principais estados brasileiros produtores: BA e PA.
SOJA Glycine max (L.) Merrill Principais países produtores: EUA, Brasil, Argentina, China e Índia. Principais estados brasileiros produtores: MT, PR, RS, GO e MS.
Diretrizes do PNPB e as Matérias-Primas Regionais Diretriz 1 Implantar um programa sustentável, promovendo inclusão social. Diretriz 2 Garantir preços competitivos, qualidade e suprimento. Diretriz 3 Produzir o biodiesel a partir de diferentes fontes oleaginosas e em regiões diversas. Mamona e Algodão Arbóreo Semi-árido da Região NE Babaçú Amazônia (extrativismo) Dendê Amazônia Equatorial Úmida Amendoim, Girassol, Mamona e Soja Sul, Sudeste e Centro-Oeste Fonte: Holanda (2004).
BIOTECNOLOGIA E BIODIESEL Potencialmente visualizam-se duas vertentes para o uso da Biotecnologia em prol da melhoria do PNPB: 1. Uso das ferramentas da Engenharia Genética para incrementos reais de teores de óleo em grãos de espécies oleaginosas. 2. Uso das ferramentas da Engenharia Genética para conferir resistências genéticas à moléculas herbicidas, pragas e doenças, diretamente relacionadas aos cultivares em desenvolvimento das principais culturas agrícolas produtoras de grãos oleaginosos.
CONSIDERAÇÕES FINAIS 1. As matérias-primas à base de grãos oleaginosos apresentam diferentes teores de óleo e proteína entre as espécies. 2. Entre as espécies também há variações quanto à composição dos ácidos graxos e à densidade do óleo vegetal. 3. Dentro de uma mesma espécie os teores de óleo e de proteína variam entre os cultivares. 4. As tecnologias de produção de grãos e de processamento da matériaprima também são variáveis. Câmara (2006).