UNIVERSIDADE FEDERAL DE RIO DE JANEIRO

GERAO DE BIODIESEL PELOS PROCESSOS DE TRANSESTERIFICAO E HIDROESTERIFICAO,

UMA AVALIAO ECONMICA

Ana Paula Gama Encarnao

Dissertao de Mestrado apresentada ao Programa de Ps-graduao em Tecnologia de Processos Qumicos e Bioqumicos, da Escola de Qumica da Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessrios obteno do titulo de Mestre em Cincias.

Orientador: Donato A.G. Aranda, Ph.D.

Rio de Janeiro, Brasil Janeiro 2008

ii

Gerao de Biodiesel pelos Processos de Transesterificao e Hidroesterificao, Uma Avaliao Econmica

Ana Paula Gama Encarnao

Orientador: Donato A.G. Aranda, Ph.D.

Dissertao de Mestrado apresentada ao Programa de Ps-graduao em Tecnologia de Processos Qumicos e Bioqumicos, da Escola de Qumica da Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessrios obteno do ttulo de Mestre em Cincias.

Aprovada por:

____________________________________ Orientador Prof. Donato A.G. Aranda, Ph.D.

Escola de Qumica/UFRJ

____________________________________

Marcos de Freitas Sugaya, Ph.D. Petrobrs/RJ

______________________________________

Prof. Octvio Augusto Ceva Antunes, Ph.D. Instituto de Qumica / UFRJ

______________________________________

Prof. Luiz Antonio dAvila, Ph.D. Escola de Qumica / UFRJ

Rio de Janeiro, Brasil Janeiro 2008

iii

Encarnao, Ana Paula Gama

Gerao de Biodiesel pelos Processos de Transesterificao e Hidroesterificao, Uma Avaliao Econmica - Rio de Janeiro: UFRJ/EQ, 2007.

XX, 144f.:il.

Dissertao (Mestrado em Tecnologia de Processos Qumicos e Bioqumicos) - Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ, Escola de Qumica - EQ, 2007.

Orientador: Donato A.G. Aranda

1. Biodiesel. 2. Transesterificao. 3. Hidroesterificao. 4. Avaliao Econmica. 5. Catlise I. Aranda, Donato A.G. II.Universidade Federal do Rio de Janeiro - Escola de Qumica. III. Mestrado (UFRJ/EQ)

iv

Ao meu querido marido Flvio, pela compreenso, pelo carinho, pela motivao, pelas constantes orientaes e pelo apoio irrestrito.

v

AGRADECIMENTOS

A Deus, pela permisso deste momento.

Ao meu mestre Donato Aranda pela extrema pacincia e orientao, indispensveis para a concluso desta etapa da minha vida.

Aos meus pais Roberto e Vera Encarnao, meus maiores lderes, que sempre me auxiliaram e me incentivaram na busca de meus sonhos.

Ao meu irmo Fbio Encarnao pelo apoio prestado com tanto carinho e dedicao.

minha irm Luciana Encarnao pela motivao e estmulos constantes.

Aos meus sogros Julio Cezar e Lenita Souza, pelo carinho e apoio em todos os momentos.

s amigas de mestrado e de vida, Mariana Niemeyer e Fernanda Ribeiro, pelo incentivo e companheirismo verdadeiro.

s amigas Denise Gradella, Melina Fumegalli, e Silvia Martins pela compreenso de minhas ausncias e pela motivao constante nesta caminhada.

Ao meu marido, Flvio Reis, quem mais me incentivou para a realizao desse trabalho, me garantindo total suporte para a realizao das pesquisas e de discusses tcnicas.

vi

RESUMO

ENCARNAO, Ana Paula Gama Gerao de Biodiesel pelos Processos de Transesterificao e Hidroesterificao Uma Avaliao Econmica. Orientador: Donato A.G. Aranda. Dissertao (Mestrado em Tecnologia de Processos Qumicos e Bioqumicos) - Escola de Qumica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2007

Os processos de hidroesterificao e transesterificao para produo de biodiesel foram comparados utilizando analise financeira. Trs diferentes plantas de 100 mil toneladas por ano foram estudadas. Na primeira comparao, foram utilizadas como matria prima 50% de leo vegetal e 50% de gordura animal para a convencional transesterificao e para a hidroesterificao (processo integrado de hidrlise e esterificao). O terceiro caso a planta de hidroesterificao operando com 45% de leo vegetal, 30% de gordura animal, 20% de cidos graxos e 5% de leo de fritura usado. Apenas a hidroesterificao pode ser utilizada nesse caso, pois a matria prima com alta acidez no pode ser utilizada em processos de transesterificao devido formao de sabo. Dados tcnicos foram obtidos de plantas comerciais de biodiesel provenientes do processo de transesterificao e a partir de plantas de nacionais de hidrlise e esterificao, para o caso de hidroesterificao. Na avaliao geral, aproximadamente 85% da renda lquida de biodiesel est associada aos custos operacionais. A hidroesterificao possui a vantagem de utilizar catlise heterognea frente homognea, o que significa menores despesas em etapas de lavagem e neutralizao com cidos e bases. Essa vantagem ainda maior se matrias primas de alto teor de acidez so empregadas. A avaliao dos valores de VPL, TIR e EBITDA mostram que todos os casos estudados so viveis para condies normais de mercado. A hidroesterificao alimentada com matria prima de alta acidez (terceiro caso) mostrou-se mais vivel apresentando TIR de 32%, VPL de R$ 23 MM e R$ 29 MM de EBITDA no dcimo ano. Hidroesterificao operando com apenas leo vegetal e gordura animal apresentou 22,2% de TIR, R$ 4,1 MM de VPL e R$ 22 MM de EBITDA, valores apenas um pouco maiores a transesterificao, respectivamente: 21,5%, R$ 2,8 MM e R$ 21,5 MM. A anlise de sensibilidade demonstrou que o preo de venda do biodiesel e o custo da matria prima so os parmetros mais crticos para a viabilidade do negcio. Adicionalmente, o preo mnimo de biodiesel foi avaliado para diferentes cenrios de custos de matria prima.

vii

ABSTRACT

ENCARNAO, Ana Paula Gama - Production of biodiesel by transesterication and hidroesterificacion processes an economic evaluation. Thesis Supervisor: Donato A.G. Aranda. Thesis (Mestrado em Tecnologia de Processos Qumicos e Bioqumicos) - Escola de Qumica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2007

Hydroesterification and Transesterification processes to biodiesel production were compared using financial analysis. Assessments of three different 100,000 t/year biodiesel plants were studied. In the first comparison, 50% vegetable oil and 50% animal fat are used as feedstocks to conventional transesterification and the so called hydroesterification (which means hydrolysis plus esterification integrated processes). Third case is a hydroesterification plant running with 45% vegetable oil, 30% animal fat, 20% fatty acid and 5% used fried oil. Just hydroesterification can be used in this case since the high acidity of the raw material cannot be worked in the transesterification process due to soap formation. Technical data were obtained from commercial biodiesel plant providers for transesterification and from real brazilian hydrolysis and esterification plants, in the hydroesterification case. In a general evaluation, about 85% of the biodiesel net income are ascribed to operating costs. Hydroesterification has the advantage in using heterogeneous catalysis instead of homogeneous one which means lower expenses in washing and neutralization steps with acid and base chemicals. This advantage is even larger if highly acid feedstocks are employed. Evaluation of NPV, IRR and EBITDA values show all the cases present profitability since some regular market values are taking in account. The highly acid feedstock composition hydroesterification case (3rd case) was the most profitable one presenting 32% for IRR, R$ 23 MM for NPV and R$ 29 MM for EBITDA in the 10th year. Hydroesterification with just vegetable oil and animal fat presented 22.2% for IRR, R$ 4.1 MM for NPV and R$ 22 MM for EBITDA which was a little bit more than transesterification, respectively: 21.5%, R$ 2.8 MM and R$ 21.5 MM. In a sensibility analysis, biodiesel sale prices and feedstock costs are the most critical parameters for the profitability of the business. Additionally, minimum biodiesel sale prices were evaluated for different scenarios of feedstock costs.

viii

Lista de Siglas

ABNT - Associao Brasileira de Normas Tcnicas ANP - Agncia Nacional de Petrleo, Gs Natural e

Biocombustveis ASTM - American Society for Testing and Materials - Sociedade

Americana de Ensaios de Materiais B100 - Mistura combustvel contendo 100% de biodiesel em sua

composio B5 - Mistura combustvel contendo 5% de biodiesel em sua

composio BM&F - Bolsa de Mercadorias & Futuros BNDES - Banco Nacional de Desenvolvimento Econmico e Social BX - Mistura combustvel contendo X% de biodiesel em sua

composio CBF - Fundo Bio de Carbono CBMM - Companhia Brasileira de Metalurgia e Minerao CCX - Chicago Climate Exchange - Bolsa do Clima de Chicago CEN - Comit Europen de Normalisation - Comit Europeu de

Normatizao CEPEA - Centro de Estudos Avanados em Economia Aplicada do

Departamento de Economia, Administrao e Sociologia da USP

COFINS - Contribuio para o Financiamento da Seguridade Social COPPE - Coordenao dos Programas de Ps-graduao de

Engenharia da UFRJ COPPEAD - Coordenao de Ps-graduao e Pesquisa em

Administrao da UFRJ DOU - Dirio Oficial da Unio DRE - Demonstrao de Resultados do Exerccio EBITDA - Earnings Before Interest, Taxes, Depreciation, and

Amortization - Ganhos Antes de Juros, Impostos,

ix

Depreciao e Amortizao

Embrapa - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuria EU - Unio Europia EUA - Estados Unidos da Amrica EUR - Euro EVA - Economic Value Added - Valor Econmico Agregado H-BIO - Combustvel gerado do Hidrotratamento de

Biocombustiveis ou misturas Biocombustiveis-diesel pela Petrobras

HDT - Hidrotratamento IBP - Instituto Brasileiro de Petrleo ICMS - Imposto sobre Circulao de Mercadorias e Prestao de

Servios ICSG - Indstria Campineira de Sabo e Glicerina INT - Instituto Nacional de Tecnologia INT - Instituto Nacional de Tecnologia Irgovel - Indstria Rio Grandense de leos Vegetais ISO - International Organization for Standardization -

Organizao Internacional de Padronizao LADETEL - Laboratrio de Desenvolvimento de Tecnologias Limpas MDA - Ministrio de Desenvolvimento Agrrio MDL - Mecanismo de Desenvolvimento Limpo MDL - Mecanismo de Desenvolvimento Limpo MIC - Ministrio da Indstria e Comrcio NAE - Ncleo de Assuntos Estratgicos da Presidncia da

Repblica NBB - National Biodiesel Board NREL - National Renewable Energy Laboratory - Laboratrio

Nacional de Energias Renovveis dos EUA OVEG - Programa de leos Vegetais PAC - Programa de Acelerao do Crescimento PCF - Fundo Prottipo de Carbono

x

PDO - Propanodiol PIS - Programa de Integrao Social PNPB - Programa Nacional de Produo e Uso do Biodiesel Pr-leo - Programa Nacional de Produo de leos Vegetais para

Fins Energticos RNC - Registro Nacional de Cultivares SEBRAE - Servio Brasileiro de Apoio s Micro e Pequenas

Empresas SGS - Fbrica de cidos Graxos por Hidrlise, Ponta Grossa-PR STI - Secretaria de Tecnologia Industrial TIR - Taxa Interna de Retorno TJLP - Taxa deJuros de Longo Prazo UFO - Used Fried Oil - leo de Fritura Usado UFOP - Union zur Frderung von Oel und Proteinpflanzen - Unio

para Promoo do leo e Protena Vegetal UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro USP - Universidade de So Paulo VPL - Valor Presente Lquido

xi

NDICE DE FIGURAS

Figura 1 - Percentuais de volumes de biodiesel no diesel fixados pela Lei n 11097 .........................................................................

8

Figura 2 - Concentrao de gs carbnico na atmosfera em Mauna Loa Hawai .........................................................................

10

Figura 3 - Emisses associadas ao biodiesel ...................................... 11

Figura 4 - Ciclo Aberto do Carbono do Diesel e Ciclo Fechado do Carbono do Biodiesel ...........................................................

13

Figura 5 - Produo de matrias primas por regio ............................. 18

Figura 6 - Etapas do processo de transesterificao ........................... 22

Figura 7 - Reao de transesterificao .............................................. 23

Figura 8 - Etapas do processo de hidroesterificao ........................... 26

Figura 9 - Reao de hidrlise ............................................................. 27

Figura 10 - Reao de esterificao ...................................................... 27

Figura 11 - Projees de consumo final de Diesel e Biodiesel Trajetrias superior e inferior ...............................................

40

Figura 12 - Projees de consumo final de biodiesel Trajetrias superior e inferior .................................................................

40

Figura 13 - Projeo do potencial de insumos da produo de biodiesel 2007 - 2016 ...........................................................

41

Figura 14 - Disponibilidade total de biodiesel dos diversos insumos e expectativas de consumo obrigatrio ..................................

42

Figura 15 - Principais matrias primas utilizadas na produo de biodiesel ...............................................................................

46

Figura 16 - Benchmarking internacional ................................................. 47

xii

Figura 17 - Pr-tratamento do leo vegetal: Acidificao e Neutralizao........................................................................

57

Figura 18 - Pr-tratamento do leo vegetal: lavagem ............................ 58

Figura 19 - Pr-tratamento do leo vegetal: Secagem do leo .............. 58

Figura 20 - Pr-tratamento da gordura animal ....................................... 59

Figura 21 - Transesterificao: Etapa de reao ................................... 60

Figura 22 - Transesterificao: Etapa de Purificao do Biodiesel ........ 60

Figura 23 - Transesterificao: Etapa de Secagem do Biodiesel .......... 61

Figura 24 - Transesterificao: Etapa de Purificao da Glicerina ........ 61

Figura 25 - Transesterificao: Etapa de Recuperao do Metanol ...... 62

Figura 26 - Hidrlise ............................................................................... 63

Figura 27 - Esterificao ........................................................................ 64

Figura 28 - Hidroesterificao: Concentrao da Glicerina..................... 64

Figura 29 - Estratgia de compra e venda no primeiro ms de produo...............................................................................

70

Figura 30 - Evoluo do preo de leo de soja....................................... 75

Figura 31 - Evoluo dos preos de sebo bovino .................................. 75

Figura 32 - Preos de cidos graxos ...................................................... 76

Figura 33 - Resultado dos quatro primeiros leiles realizados pela ANP.......................................................................................

85

Figura 34 - Funo do Excel para atingir meta ...................................... 95

Figura 35 - Perfil de VPL ........................................................................ 104

Figura 36 - Sensibilidade do preo do vapor .......................................... 112

Figura 37 - Sensibilidade do preo do catalisador metilato de sdio ..... 112

xiii

Figura 38 - Sensibilidade do preo do catalisador cido nibico ........... 113

Figura 39 - Sensibilidade do preo do metanol ...................................... 114

Figura 40 - Sensibilidade do preo da glicerina ..................................... 114

Figura 41 - Sensibilidade do capital de giro ........................................... 115

Figura 42 - Sensibilidade do investimento fixo ....................................... 115

Figura 43 - Sensibilidade do preo de biodiesel .................................... 116

Figura 44 - Sensibilidade do preo do leo vegetal ............................... 117

Figura 45 - Sensibilidade do preo da gordura animal ........................... 117

Figura 46 - Preo mnimo de biodiesel para diferentes cenrios de preos de leo vegetal .........................................................

119

Figura 47 - Preo mnimo de biodiesel para diferentes cenrios de preos de gordura animal ....................................................

120

xiv

NDICE DE TABELAS

Tabela 1 - Composio da matriz energtica .................................... 09

Tabela 2 - Estimativas dos custos de poluio evitados com o uso de biodiesel ......................................................................

12

Tabela 3 - Potencial de participao anual do agronegcio brasileiro no mercado de crditos de carbono ..................

14

Tabela 4 - Matrias primas para obteno de biodiesel .................... 16

Tabela 5 - rea agricultvel brasileira ............................................... 17

Tabela 6 - Diversidade de matrias primas para produo de biodiesel ............................................................................

17

Tabela 7 - Produo de leo de soja no Brasil de Fev-Jan ............... 18

Tabela 8 - Vantangens do etanol sobre o metanol ........................... 28

Tabela 9 - Capacidade de produo de biodiesel em outubro/2007......................................................................

44

Tabela 10 - Situao das fbricas de biodiesel no Brasil .................... 44

Tabela 11 - Cargas percentuais de produo no Ano 01 .................... 66

Tabela 12 - Custo de investimento para planta de transesterificao.. 68

Tabela 13 - Custos de partida de planta .............................................. 69

Tabela 14 - Custos operacionais e receitas a diferentes cargas de produo no primeiro ano para planta de transesterificao ..............................................................

71

Tabela 15 - Custos operacionais e receitas a diferentes cargas de produo no primeiro ano para planta de hidroesterificao ..............................................................

72

Tabela 16 - Capital de giro (20 dias de produo) ............................... 72

Tabela 17 - Investimentos .................................................................... 73

xv

Tabela 18 - Composio da matria prima .......................................... 74

Tabela 19 - Preos e consumos de matria prima .............................. 77

Tabela 20 - Preos e consumo dos insumos ....................................... 78

Tabela 21 - Preos e consumo de utilidades ....................................... 79

Tabela 22 - Unidades de consumo e preo de utilidades .................... 80

Tabela 23 - Custos com pessoal ......................................................... 82

Tabela 24 - Prazos e taxas de depreciao......................................... 83

Tabela 25 - Depreciao anual de imveis, mveis e mquinas.......... 83

Tabela 26 - Preos de biodiesel e glicerina ......................................... 85

Tabela 27 - Programa de apoio financeiro a investimentos do biodiesel BNDES ..............................................................

87

Tabela 28 - Evoluo TJLP 2007 (% aa) ............................................ 87

Tabela 29 - Estrutura capital ................................................................ 88

Tabela 30 - Pagamento de emprstimo (valores em Mil reais) ........... 88

Tabela 31 - Composio da matria prima para planta de hidroesterificao ..............................................................

96

Tabela 32 - Percentuais sobre vendas lquidas ................................... 97

Tabela 33 - Demonstrao de resultados da planta de transesterificao ..............................................................

99

Tabela 34 - Demonstrao de resultados da planta de hidroesterificao ..............................................................

100

Tabela 35 - Fluxo de caixa para planta de transesterificao ............. 102

Tabela 36 - Fluxo de caixa para planta de hidroesterificao ............. 102

xvi

Tabela 37 - Valor presente lquido ....................................................... 102

Tabela 38 - ndices para anlise de viabilidade econmica................. 104

Tabela 39 - ndices para glicerina da hidroesterificao com alto valor agregado ..................................................................

106

Tabela 40 - Margem de lucro ............................................................... 108

Tabela 41 - Cobertura de juros ............................................................ 108

Tabela 42 - Cobertura de caixa ........................................................... 108

Tabela 43 - EBITDA (MR$) .................................................................. 108

Tabela 44 - Cenrios de variveis crticas ........................................... 110

Tabela 45 - Anlise de sensibilidade ................................................... 111

Tabela 46 - Anlise de cenrios .......................................................... 118

Tabela 47 - Custos de partida das trs plantas (MR$) ........................ 121

Tabela 48 - Custos operacionais e receitas a diferentes cargas de produo no primeiro ano para planta de Hidroesterificao C .........................................................

121

Tabela 49 - Capital de giro das trs plantas (MR$) (20 dias de produo) ..........................................................................

122

Tabela 50 - Investimento das trs plantas (MR$) ................................ 122

Tabela 51 - Estrutura Capital (MR$) das trs plantas .......................... 122

Tabela 52 - Preos (R$/t) e consumos (kt/ano) de matria prima das trs plantas .......................................................................

123

Tabela 53 - Preos (R$/t) e consumo (t/ano) dos insumos das trs plantas ..............................................................................

123

Tabela 54 - Preos e consumo de utilidades das trs plantas ............ 124

xvii

Tabela 55 - Percentuais sobre vendas lquidas das trs plantas (Ano 10) .....................................................................................

124

Tabela 56 - Demonstrao de resultados da planta de hidroesterificao C ..........................................................

126

Tabela 57 - Valor Presente Lquido das trs plantas ........................... 127

Tabela 58 - Margem de lucro das trs plantas .................................... 127

Tabela 59 - Cobertura de juros das trs plantas .................................. 127

Tabela 60 - Cobertura de caixa das trs plantas ................................. 128

Tabela 61 - EBITDA das trs plantas .................................................. 128

Tabela 62 - ndices para anlise de viabilidade econmica das trs plantas ..............................................................................

128

xviii

SUMRIO

1 INTRODUO.................................................................................................1 2 REVISO BIBLIOGRFICA.............................................................................4

2.1 Definies Bsicas .............................................................................4 2.2 Histrico..............................................................................................5 2.3 Matriz Energtica................................................................................8 2.4 Aspectos Ambientais..........................................................................9 2.5 Aspectos Sociais...............................................................................15 2.6 Matria Prima....................................................................................16

2.6.1 leos e gorduras vegetais...................................................16 2.6.2 leos e gorduras de animais...............................................19 2.6.3 leos residuais de fritura.....................................................20 2.6.4 Matria graxa de esgotos....................................................20

2.7 Processos de Obteno....................................................................21 2.7.1 Transesterificao...............................................................22 2.7.2 Hidroesterificao................................................................25 2.7.3 Rotas Tecnolgicas.............................................................27 2.7.4 Outros Processos................................................................29

2.8 Caractersticas do Produto................................................................32 2.8.1 Biodiesel x Diesel32 2.8.2 Especificao.......................................................................33 2.8.3 Mistura ................................................................................34 2.8.4 Uso de antioxidante.............................................................35 2.8.5 Balano Energtico.............................................................36

2.9 Distribuio e Transporte..................................................................37 2.10 Subprodutos....................................................................................37

2.10.1 Novas aplicaes para glicerina........................................38 2.11 Mercado para Biodiesel no Brasil....................................................39

xix

2.11.1 Projeo da demanda de biodiesel...................................39 2.11.2 Projeo da oferta de matria prima.................................41 2.11.3 Capacidade de processamento industrial.........................43 2.11.4 Leiles...............................................................................45

2.12 Cenrio Mundial..............................................................................45 2.12.1 Europa...............................................................................47 2.12.2 Estados Unidos..................................................................51 2.12.3 Amrica Latina...................................................................52 2.12.4 Oceania.............................................................................52 2.12.5 sia....................................................................................53

2.13 Viabilidade Econmica....................................................................54 3 DESCRIO DOS PROCESSOS ESTUDADOS...........................................57

3.1 Processo de Transesterificao........................................................57

3.1.1 Pr-Tratamento do leo vegetal (leo de soja)...................57 3.1.2 Pr-Tratamento da gordura animal (sebo bovino)...............59 3.1.3 Reao de transesterificao..............................................59

3.1.4 Purificao do biodiesel.......................................................60

3.1.5 Secagem..............................................................................60

3.1.6 Purificao da glicerina........................................................61 3.1.7 Recuperao do metanol.....................................................62 3.1.8 Efluentes, resduos e emisses...........................................62

3.2 Hidroesterficao..............................................................................63

3.2.1 Hidrlise...............................................................................63

3.2.2 Esterificao........................................................................63 3.2.3 Concentrao da glicerina...................................................64 3.2.4 Efluentes, resduos e emisses...........................................64

4 MATERIAIS E MTODOS..............................................................................66 4.1 Oramento Capital............................................................................67

iii

xx

4.1.1 Investimento........................................................................67 4.1.1.1 Investimento fixo....................................................67 4.1.1.2 Custos de partida da planta...................................68 4.1.1.3 Capital de giro........................................................69

4.1.2. Custos operacionais...........................................................73 4.1.2.1. Custo varivel.......................................................73 4.1.2.2 Custo fixo...............................................................81

4.1.3 Receitas...............................................................................84 4.2 Estrutura Capital ...............................................................................86

4.3 Demonstraes financeiras ..............................................................88

4.3.1 Demonstrao dos resultados do exerccio (DRE)..............89 4.3.2 Fluxo de caixa......................................................................89

4.4 Avaliao Econmica........................................................................89 4.4.1 Valor presente lquido (VPL)................................................90 4.4.2 Taxa interna de retorno (TIR)..............................................90 4.4.3 Payback...............................................................................91 4.4.4 EBITDA................................................................................92 4.4.5 Valor econmico agregado (EVA).......................................92 4.4.6 ndices auxiliares.................................................................93

4.4.6.1 Medida de rentabilidade.........................................93 4.4.6.2 Medidas de solvncia em longo prazo...................93

4.5 Anlise de Sensibilidade...................................................................94 4.6 Anlise de Cenrios..........................................................................95

5 RESULTADOS E DISCUSSES....................................................................97 5.1 Avaliao Econmica........................................................................97

5.2 Anlise de Sensibilidade.................................................................110 5.3 Anlise de Cenrios .......................................................................118 6 CONCLUSES E SUGESTES..................................................................131 REFERNCIAS...............................................................................................134

1 INTRODUO

O progressivo esgotamento dos combustveis de origem fssil e o aumento da poluio ambiental nas grandes cidades vm sendo assuntos de preocupao mundial. A escassez de petrleo e gs natural prevista ainda para esse sculo. Essas mesmas fontes energticas so grandes responsveis pelas emisses gasosas que tem provocado o aumento da temperatura do planeta e problemas sade da populao.

Nesse contexto, para que o desenvolvimento no comprometa aspectos ambientais, sociais ou econmicos, vem sendo reavaliado e intensificado o uso de tecnologias de produo de energia provenientes de fontes renovveis, descobertas a mais de um sculo.

O biodiesel, biocombustvel derivado de fonte renovvel para uso em motores a combusto interna com ignio por compresso, contribui para a reduo da temperatura global do planeta e dos custos com a sade, proporciona emprego e renda, totalmente miscvel em leo diesel mineral, aumenta a lubricidade do combustvel melhorando o desempenho do motor, biodegradvel e no-txico. Diante de tantas vantagens o governo incluiu o biodiesel na matriz energtica Brasileira e definiu volume mnimo obrigatrio da mistura do biocombustvel no diesel mineral. Dessa forma, o biodiesel inicia um novo ciclo do setor nacional de energia e refora a promoo do uso de fontes renovveis e a diversificao da matriz energtica.

O processo mais comum de obteno de biodiesel a transesterificao de leos vegetais e gorduras animais. Mais recentemente vem sendo estudado tambm o processo de hidroesterificao, o qual permite a utilizao de qualquer matria prima, incluindo matrias graxas residuais do processamento de leos.

2

Atualmente, um dos maiores obstculos para a comercializao do biocombustvel est em seu preo, atualmente em torno de R$ 1,78 por litro, enquanto o diesel custa R$ 1,36 por litro. Esse alto valor para o biodiesel representado principalmente pelo custo de matria prima e insumos. A possibilidade de utilizao de matrias primas de menor qualidade e, consequentemente, com menores preos, parece favorecer o processo de hidroesterificao.

So objetivos do presente trabalho:

i) avaliar economicamente a obteno de biodiesel atravs dos processos de transesterificao e hidroesterificao determinando se os investimentos em tais projetos, uma vez implantados, valem mais que seus custos de aquisio;

ii) Comparar tais estudos verificando qual mais vantajoso;

iii) Identificar as variveis crticas para o sucesso dos empreendimentos;

Para isso, o trabalho foi estruturado em seis captulos, sumarizados a seguir:

O captulo 1 apresenta a motivao que levou ao desenvolvimento deste trabalho, bem como os objetivos principais do mesmo.

O captulo 2 apresenta uma reviso bibliogrfica da literatura abordando as definies bsicas, o histrico do biodiesel, a matriz energtica mundial, as questes ambientais, as matrias primas e os processos de obteno, as caractersticas dos produtos e subprodutos, o mercado nacional e o cenrio mundial.

3

O captulo 3 descreve as tecnologias de transesterificao e hidroesterificao bem como as etapas de pr-tratamento da matria prima para o primeiro processo.

O captulo 4 descreve a metodologia utilizada no trabalho e as fontes das informaes necessrias para a anlise de viabilidade econmica da produo de biodiesel pelos processos de transesterificao e hidroesterificao. Tal anlise abrange o oramento capital, a estrutura de investimento desse capital, as demonstraes financeiras e finaliza com uma avaliao econmica, utilizando ndices financeiros para realizar a comparao entre os processos. Descreve tambm a anlise de sensibilidade utilizada para identificar os fatores crticos para o sucesso dos projetos, e a anlise de cenrios com os fatores mais crticos.

O captulo 5 apresenta a avaliao e discutio dos resultados obtidos na avaliao econmica, incluindo todos os ndices financeiros, e da anlise de sensibilidade e cenrios

O capitulo 6 aborda as concluses obtidas e as sugestes para trabalhos futuros.

4

2 REVISO BIBLIOGRFICA

O presente captulo apresenta uma reviso bibliogrfica da literatura abordando as definies bsicas, o histrico do biodiesel, a matriz energtica mundial, as questes ambientais, as matrias primas e os processos de obteno, as caractersticas dos produtos e subprodutos, o mercado nacional e o cenrio mundial.

2.1 Definies bsicas

A definio mais usualmente aplicada palavra biodiesel a de um combustvel biodegradvel, produzido a partir de fontes naturais e renovveis, capaz de substituir, diretamente ou em mistura, o diesel derivado de petrleo, na operao de motores ciclo Diesel.

A Lei n 11.097/2005, que dispe sobre a introduo do biodiesel na matriz energtica brasileira, definiu biodiesel como sendo um biocombustvel derivado de biomassa renovvel para uso em motores a combusto interna com ignio por compresso ou, conforme regulamento, para gerao de outro tipo de energia, que possa substituir parcial ou totalmente combustvel de origem fssil. 1

A Resoluo ANP n 42 de 24/11/2004 delineou a definio contida na lei, como sendo um combustvel composto de alquil-steres de cidos graxos de cadeia longa, derivados de leos vegetais ou de gorduras animais e estabeleceu as normas e especificaes do biocombustvel, de forma a garantir que suas caractersticas fsico-qumicas sejam semelhantes ao diesel mineral, para que possa substitu-lo, mesmo que parcialmente. 2

Na definio americana, segundo a National Biodiesel Board-NBB, o biodiesel um mono-alquil-ster de cadeia longa de cidos graxos, derivado de leos

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vegetais ou gorduras animais em conformidade com as especificaes ASTM D6751 para uso em motores diesel. 3 e 4

A Lei Diretiva 2003/30CE, do Parlamento Europeu, definiu o Biodiesel como um ster metlico produzido a partir de leos vegetais ou animais, com qualidade de combustvel para motores diesel, para utilizao como biocombustvel. 5

2.2 Histrico

Em 1853, muitos anos antes do primeiro motor a diesel se tornar funcional, os cientistas E. Duffy e Patrick j conduziam estudos de transesterificao de leos vegetais.6 No entanto, na Exposio Mundial ocorrida em Paris, em 1900, Rudolf Diesel, o prprio criador do motor, demonstrou seu invento utilizando leo de amendoim in natura.7 Ele acreditava que a utilizao de combustvel proveniente da biomassa era o real futuro para o seu motor e j previa a importncia dos leos vegetais dentre os combustveis, apesar da insignificncia que a eles era atribuda naquela poca, conforme registrado em seu discurso realizado em 1912.

Essa previso, em parte, se verifica hoje, atravs da importncia dos biocombustveis frente aos combustveis fsseis, seja por questes de escassez ou por questes ambientais. No entanto o leo vegetal utilizado in natura em motores deixa depsitos de carbono nos cilindros e nos injetores, requerendo uma manuteno intensiva e comprometendo a durabilidade do motor. 8, 9

Durante a dcada de 20, os fabricantes de motor a diesel alteraram seus motores para utilizar combustveis fsseis mais baratos e menos viscosos que biomassas alternativas.6 Na mesma poca, o Instituto Nacional de Tecnologia (INT), no Brasil, testava combustveis alternativos renovveis com o intuito de minimizar as caractersticas indesejveis dos leos vegetais.10 Em 1937, G. Chavanne, um cientista belga, patenteou a reao de transesterificao. 11 A

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partir da, comeava-se a perceber que a remoo da glicerina da molcula original de leo vegetal gerava um combustvel muito mais apropriado para os motores do tipo diesel.

Provavelmente, em 1938, foi realizado o primeiro teste utilizando o biocombustvel em um nibus urbano que fazia a linha Bruxelas Louvain e o resultado, relatado em um artigo em 1942, foi satisfatrio.11

Durante a II Guerra Mundial houve escassez de combustveis fsseis, aumentando o estmulo busca de biocombustveis. Porm, no final da guerra, a abundncia de petrleo importado, especialmente do Oriente Mdio, com preos muito acessveis, desestimulou o desenvolvimento e a utilizao de combustveis alternativos.

Os investimentos em desenvolvimento de tecnologias alternativas de energia voltaram a aumentar na dcada de 70, quando o mercado de petrleo foi marcado por desequilbrios entre oferta e demandas mundiais. Em resposta a essas crises, o mercado sentiu a necessidade de diminuir a dependncia do petrleo, aumentando as pesquisas em outras fontes de energia. Vrias universidades brasileiras se dedicaram a estudar a produo de combustveis substitutivos do diesel que aproveitassem diversas matrias primas de origem vegetal.

Na Universidade Federal do Cear, os experimentos com transesterificao foram iniciados em 1979, estimulados pelas propostas apresentadas pelo professor Melvin Calvin (Prmio Nobel de Qumica) no Seminrio Internacional de Biomassa ocorrido em1978, em Fortaleza.

Em 1980, enquanto fazendeiros na ustria comeavam a se organizar em cooperativas para viabilizar a produo de biodiesel,6 no Brasil, o Conselho Nacional de Energia institua o Programa Nacional de Produo de leos

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Vegetais para Fins Energticos (Pr-leo). O programa visava substituio do leo diesel por leos vegetais em mistura de 30% em volume, at a total substituio (na poca o Brasil produzia 15% do petrleo consumido). Porm, a viabilidade econmica era questionvel j que a relao de preos internacionais leos vegetais/petrleo era 3,81, a depender da oleaginosa. 12

Tambm foi lanado, pela Secretaria de Tecnologia Industrial do Ministrio da Indstria e Comrcio (STI/MIC), o Programa Nacional de Alternativas Energticas Renovveis de Origem Vegetal, com linhas de ao que levaram a um programa voltado especificamente para a comprovao tcnica do uso dos leos vegetais em motores ciclo Diesel, o Programa OVEG. 12

Contudo, entre 1983 e 1985, o aumento da produo do petrleo conduziu a uma acentuada queda de preo do mesmo no mercado internacional. Com o petrleo abundante e barato, o cenrio econmico era desfavorvel ao uso do biocombustveis. Como conseqncia, vrios pases, inclusive o Brasil, tiveram diversos projetos, de produo e uso de energias alternativas, desarticulados.10

Em 1988 foi publicado um artigo chins, o primeiro da literatura que usou o termo biodiesel. O prximo artigo usando o termo s apareceu em 1991,11 mesmo ano em que a primeira planta de escala industrial de biodiesel foi inaugurada em Aschach, na ustria, com a capacidade de 10 mil m por ano. Aps esse marco, o uso do termo biodiesel cresceu exponencialmente nas publicaes e diversas plantas foram inauguradas em muitos pases europeus, incluindo Frana e Alemanha e em naes em outras partes do mundo.6

Em 2000, o preo do petrleo se estabilizou temporariamente em nveis um pouco mais altos no mercado internacional e, portanto, as fontes de energias renovveis assumiram papel crescente na matriz energtica mundial com tcnicas mais avanadas e preocupadas com a sustentabilidade ambiental.

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Aps cinco anos, o biodiesel foi introduzido na matriz energtica brasileira, atravs do Artigo 2 da Lei n 11.097, de 13.01.2005, que fixou em 5% em volume o percentual mnimo obrigatrio de adio de biodiesel ao leo diesel comercializado ao consumidor final em qualquer parte do territrio nacional. A adoo deve ocorrer de forma gradual, comeando com a mistura de 2% (B2) at 2008, e chegando a mistura de 5% (B5) at 2013, que pode ser antecipada para 2010 pelo Governo Federal, conforme divulgado pelo Plano Decenal de Expanso de Energia 2007/2016.13, 14

Figura 1 - Percentuais de volumes de biodiesel no diesel fixados pela Lei n 11.097 15

2.3 Matriz Energtica

A maior parte de toda a energia consumida no mundo provm do petrleo, do carvo e do gs natural. Juntas, essas fontes de carbono fssil somam aproximadamente 80% na participao da matriz energtica mundial.

A matriz tambm composta pela energia nuclear, energia hidroeltrica, biomassa tradicional, e novas fontes renovveis que se subdividem em biomassa moderna (incluindo resduos vegetais, florestais, urbanos e rurais) e outras energias com menor representatividade tais como energia geotermal, elica, solar, e de correntes marinhas. A Tabela 1 apresenta a composio da matriz energtica no mundo e no Brasil.

Segundo o International Energy Outlook 2005 16, as reservas de carvo totalizam um trilho de toneladas, quantidade suficiente para suprir o consumo nos nveis atuais por 219 anos. 13 Por outro lado, as reservas mundiais de

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petrleo devem durar em torno de 41 anos e as de gs natural, 67 anos, indicando possibilidade de escassez ou esgotamento dessas fontes ainda nesse sculo.

Nesse cenrio de escassez, as fontes renovveis constituem um diferencial positivo, principalmente para o Brasil que atualmente consome 46% de energia de origem renovvel enquanto a mdia mundial de 14% e nos pases desenvolvidos, de apenas 6%. 17

Tabela 1 - Composio da matriz energtica Fonte Mundo Brasil

Petrleo 35,3 43,1 Carvo mineral 23.2 6,0 Gs natural 21,1 7,5 Biomassa tradicional 9,5 8,5

Energia Nuclear 6,5 1,8 Energia Hidroeltrica 2,2 14,0 Biomassa moderna 1,7 23,0

Outras energias renovveis 0,5 0,1

As fontes renovveis esto amplamente disponveis, garantindo maior segurana do suprimento de energia e reduzindo a dependncia das importaes de petrleo de regies politicamente instveis. Com o biodiesel, o Brasil inicia um novo ciclo do setor nacional de energia e refora a promoo do uso de fontes renovveis e a diversificao da matriz energtica.

2.4 Aspectos Ambientais

Alm da possibilidade de esgotamento, o uso de combustvel fssil apresenta graves problemas ambientais. A poluio do ar das grandes cidades , provavelmente, o mais visvel impacto da queima dos derivados de petrleo. Tal poluio decorrente principalmente da emisso de gases tais como CO2, CO, NOx e SOx.10

10

Nos ltimos 50 anos a concentrao de CO2 atmosfrico aumentou 31% (Figura 2), atingindo, provavelmente, o nvel mais alto dos ltimos 20 milhes de anos.

O efeito da maior concentrao desses gases na atmosfera um agravamento do efeito estufa de forma que a temperatura mdia da Terra tende a aumentar trazendo graves conseqncias para a humanidade.

Figura 2 Concentrao de gs carbnico na atmosfera em Mauna Loa Hawai 18

Segundo relatrio do Painel Intergovernamental sobre Mudanas Climticas, a temperatura mdia do planeta subir de 1,8 a 4C at 2100, provocando um aumento do nvel dos oceanos, inundaes e ondas de calor mais freqentes.19

Dessa forma, o consumo de combustveis fsseis derivados do petrleo tem um significativo impacto na qualidade do meio ambiente, motivando a busca por fontes renovveis e menos poluidoras.

O uso de biodiesel em um motor diesel convencional, quando comparado com a queima do diesel mineral, reduz substancialmente a emisso de poluentes como monxido de carbono (CO). Tais compostos so formados pela combusto incompleta do diesel e constituem a chamada fumaa negra dos veculos. O biodiesel promove a reduo dessas emisses por conter, em sua

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estrutura, molculas de oxignio, que promovem a combusto completa e minimizam a gerao de poluentes.

Um estudo conjunto do Departamento de Energia e do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos mostra que o biodiesel reduz em 78% as emisses lquidas de CO2.10 Segundo Aranda, a liberao de material particulado 50% menor.20, 21

Em contrapartida, h pequeno incremento na emisso de NOx (Figura 3), quando comparado com as redues de grande magnitude dos outros poluentes. Esse nitrognio advm do prprio ar, durante a combusto, uma vez que o biodiesel no possui molculas nitrogenadas. O NOx um dos principais precursores do oznio troposfrico, podendo gerar graves problemas de qualidade do ar nas grandes cidades. H estudos em andamento visando reduzir a formao do NOx mediante o emprego de catalisadores adequados, a identificao da fonte ou propriedade que pode ser modificada para minimizar as emisses e a mudana do tempo de ignio do combustvel, de forma a reduzir a formao de xido de nitrognio. 22

Figura 3 - Emisses associadas ao biodiesel 23

Todavia, o Grupo de Trabalho Interministerial, encarregado de apresentar estudos sobre a viabilidade do biodiesel, alerta que o ajuste na regulagem dos motores e a instalao de catalisadores so operaes simples durante o

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processo de produo de veculos novos, mas apresenta maior complexidade quando se trata da frota de veculos em circulao, com nmero variado de modelos e anos de uso. 22

Com a reduo das emisses, a substituio do diesel de origem fssil pelo biocombustvel pode proporcionar ganhos tambm sade. O Ministrio do Meio Ambiente e o Ministrio das Cidades estimam que o biodiesel puro (B100) proporcionaria reduo de custos sade da ordem de R$ 192 milhes anuais, nas dez principais cidades brasileiras, e aproximadamente R$ 873 milhes, em nvel nacional. 22

Tabela 2 Estimativas dos custos de poluio evitados com o uso de biodiesel (R$ milhes/ano) 22

Percentual de Uso de Biodiesel Dez principais cidades brasileiras Brasil 2% (B2) 5,9 27,3 5% (B5) 16,4 75,6

20% (B20) 65,5 302,3 100% (B100) 191,9 872,8

Alm de gerar menos emisses totais de poluentes e menores gastos com a sade, o biodiesel permite que se estabelea um ciclo fechado de carbono no qual o CO2 absorvido quando a planta cresce e liberado quando o biodiesel queimado na combusto do motor (Figura 4). 10

Assim, a queima de combustveis obtidos a partir de biomassa no contribui diretamente para o efeito estufa. No caso do biodiesel metlico, no mnimo 78% do CO2 reabsorvido, enquanto para o biodiesel etlico esse percentual de 100%. 24

Valendo-se dessa vantagem, so grandes as perspectivas de captar financiamentos externos, para a cadeia do novo combustvel, atravs do

13

mercado de crditos de carbono previsto no Protocolo de Kyoto, e nas diretrizes do Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL).

Figura 4 - Ciclo Aberto do Carbono do Diesel e Ciclo Fechado do Carbono do Biodiesel 15

O protocolo de Kyoto um tratado internacional, no qual as naes industrializadas do norte se comprometem em reduzir as suas emisses de gases de efeito estufa em pelo menos 5%, relativas ao ano de 1990, entre 2008 e 2012. Entre outras flexibilidades previstas no protocolo, os pases podero comprar crditos de outras naes que possuam projetos de Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL).25

A Comunidade Europia estabeleceu multas para pases que no atingirem suas metas. Isto favorece a aquisio de crditos de projetos realizados em outros pases, cujos custos de abatimento sejam inferiores.13

Segundo o Caderno NAE, a reduo das emisses dos gases do efeito estufa para a diminuio da temperatura global devido utilizao de biodiesel pode ser relevante, contudo, os valores monetrios associados a possveis crditos de carbono so ainda pequenos correspondendo a cerca de 3% do custo de produo para valores de crdito entre US$1 e US$5/ t de carbono evitado.12

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O Plano Nacional de Agroenergia 2006-2010, realizado pela Embrapa, tambm apresenta preos baixos para a tonelada, em torno de US$ 0,90, para alternativas de comercializao com regras mais flexveis, tais como a CCX (Chicago Climate Exchange - Bolsa do Clima de Chicago). Porm, para projetos que obedeam todas as premissas do Protocolo de Kyoto, a tonelada de carbono dos projetos de MDL pode ser vendida em torno de US$ 5,00 a 6,00.26 Recentemente, em setembro de 2007, a Prefeitura de So Paulo vendeu em leilo na BM&F, 163.784 toneladas de carbono a mais de US$ 22/tonelada.27

De acordo com o site biodieselbr.com, no mercado europeu, os crditos de carbono so negociados por volta de US$ 9,25 por tonelada.28

Segundo estimativas da Embrapa, o potencial de participao anual do agronegcio brasileiro no mercado de crditos de carbono para o primeiro perodo de compromisso do Protocolo de Kyoto (2008-2012) deve gerar US$ 160 milhes por ano.26

Tabela 3 Potencial de participao anual do agronegcio brasileiro no mercado de crditos de carbono 26 Emisso dos pases desenvolvidos em 1990 13,7 bilhes de toneladas de CO2 Reduo comprometida = 5,2% do total 714 milhes de toneladas de CO2/ano Preo em 2005 = US$ 5,63/toneladas de CO2 Total = US$ 4,0 bilhes/ano Estimativa da participao do MDL (40%) US$ 1,6 bilhes/ano Expectativa do Brasil no mercado de MDL (25%) US$ 400 milhes/ano Potencial do agronegcio no MDL Brasileiro (40%) US$ 160 milhes/ano

O Plano Decenal de Expanso de Energia 2007/2016 ressalta que os recursos financeiros provenientes do MDL so suficientes para custear a aquisio e instalao das usinas, removendo eventuais barreiras existentes sob o aspecto financeiro e servindo de incentivo ao processo de implantao dos projetos de

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auto-produo de biodiesel, os quais, apesar da atratividade econmica, no vm ocorrendo.13

Portanto, o uso de biodiesel pode no apenas contribuir para a reduo da temperatura global do planeta e dos custos com sade, como tambm captar financiamentos externos para a cadeia do novo combustvel.

2.5 Aspectos Sociais

O Programa Nacional de Produo e Uso do Biodiesel (PNPB), lanado oficialmente pelo governo federal em 6 de dezembro de 2004, um programa interministerial que objetiva a implementao de forma sustentvel, tanto tcnica, como economicamente, a produo e uso do Biodiesel, com enfoque na incluso social e no desenvolvimento regional, via gerao de emprego e renda.29

Regime tributrio diferenciado e a criao do Selo Combustvel Social para a produo de oleaginosas pela agricultura familiar, principalmente de mamona e dend nas regies Norte, Nordeste e no Semi-rido, so instrumentos do marco regulatrio para promover a incluso social na cadeia de produo do novo combustvel.29

O Selo, concedido pelo Ministrio de Desenvolvimento Agrrio (MDA), estabelece as condies para os produtores industriais de biodiesel obterem benefcios tributrios e financiamentos. Em contrapartida o produtor industrial adquire matria-prima de agricultores familiares, estabelece contrato com especificao de renda e prazo e garante assistncia e capacitao tcnica.17

Dessa forma, o biodiesel proporciona empregos tanto no campo, a partir do plantio das matrias-primas e da assistncia tcnica rural, como na indstria, atravs da montagem e operao das plantas industriais, do transporte e da distribuio.

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2.6 Matria Prima

A princpio, toda substncia que contm triglicerdeos em sua composio pode ser usada para a produo de biodiesel. Os triglicerdeos so encontrados em leos vegetais e gorduras animais, alm de leos e gorduras residuais.

Alm dos triglicerdeos, os cidos graxos tambm so fontes para a produo de biodiesel. Holanda classificou as matrias primas para obteno do biocombustvel em 4 categorias: leos e gorduras de origem animal, leos e gorduras de origem vegetal, leos residuais de fritura, e matrias graxas de esgoto.10

Tabela 4 Matrias primas para obteno de biodiesel 10 Categoria Origem Obteno

leos e gorduras de origem animal

Matadouros, frigorficos e curtumes

Extrao com gua e vapor

leos e gorduras de origem animal

Agricultura temporria e permanente

Extrao mecnica por solvente ou mista

leos residuais de frituras Coces comerciais e industriais

Acumulaes e coletas

Matrias graxas de esgotos guas residuais de cidades e industriais

Processo em fase de pesquisa

2.6.1 leos e gorduras vegetais

O Brasil, por apresentar clima tropical e subtropical, favorecido com uma gama de matrias primas para extrao de leo vegetal tais como baga de mamona, polpa de dend, amndoa de coco de babau, semente de girassol, caroo de algodo, gro de amendoim, semente de canola, gro de soja, nabo forrageiro, e outros vegetais em forma de sementes, amndoas ou polpas.

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Alm do clima propcio, o pas possui aproximadamente 90 milhes de hectares de terras disponveis para o processo produtivo de oleaginosas.11

Segundo a Embrapa, o Brasil tem grande oportunidade de tornar a agricultura de energia um componente relevante do seu agronegcio.30

Tabela 5 rea agricultvel brasileira 31 reas Milhes de ha % do Territrio

Disponvel 152,5 17,9

Utilizada 62,5 7,3

Disponvel no utilizada 90,0 10,5

O mapa (Figura 5), divulgado pelo Sebrae situa a produo de grande parte das matrias-primas utilizadas para a produo de biodiesel no Brasil.32 A Tabela 6 mostra as caractersticas de algumas oleaginosas.

Tabela 6 Diversidade de matrias primas para produo de biodiesel 32 Espcie Produtividade (t/ha) Porcentagem de leo Rendimento (t leo/ha) Algodo 0,86 a 1,4 15 0,1 a 0,2

Amendoim 1,5 a 2 40 a 43 0,6 a 0,8 Dend 15 a 25 20 3 a 6

Girassol 1,5 a 2 28 a 48 0,5 a 0,9 Mamona 0,5 a 1,5 43 a 45 0,5 a 0,9

Pinho manso 2 a 12 50 a 52 1 a 6 Soja 2 a 3 17 0,2 a 0,4

A soja uma das oleaginosas de maiores potenciais para produo de biodiesel no Brasil. Em 2006 o pas produziu 5,5 milhes de toneladas de leo de soja (Tabela 7). Autores que estudaram a converso de diversas oleaginosas em biodiesel, verificaram que a soja apresentou os melhores rendimentos. 33, 34

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Tabela 7- Produo de leo de soja no Brasil de Fev-Jan (1000 t) 35 2000/2001 2001/2002 2002/2003 2003/2004 2004/2005 2005/2006 2006/2007

4.111 4.369 4.355 5.349 4965 5.709 5.512

O dend se destaca devido ao patamar extraordinrio de 4.000 toneladas de leo por hectare, rendimento 7 vezes maior que o da soja. Porm a soja continua com vantagens devido a sua escala.

Figura 5 Produo de matrias primas por regio 32

A mamona e o pinho manso so oleaginosas muito promissoras para as regies do sudeste, centro-oeste e nordeste do Brasil por existirem de forma espontnea em solos pouco frteis e de clima desfavorvel maioria das culturas alimentares tradicionais. 28

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A semente de mamona possui ainda, como grande diferencial, o alto teor de leo, em torno de 47%. Porm, o leo de mamona processado, refinado ou desodorizado, apresenta um preo superior em 50% ao leo bruto, atendendo ao mercado de lubrificante e cosmticos. Assim, para a mamona, a alternativa de exportao do leo para usos no energticos se torna mais vivel. 28

J o pinho manso no possui inscrio no RNC (Registro Nacional de Cultivares). Segundo a lei federal n 10.711/2003 a produo, o beneficiamento e a comercializao de sementes e de mudas ficam condicionados prvia inscrio do respectivo cultivar no RNC. Portanto se faz necessria a interveno do Ministrio da Agricultura, Pecuria e Abastecimento, j prevista na legislao, artigo 16 do decreto n 5.153/2004, autorizando a inscrio da espcie e do cultivo no RNC, observado o interesse pblico e desde que no cause prejuzo agricultura nacional.28

2.6.2 leos e gorduras de animais

Exemplos de gorduras de animais so sebo bovino, leos de peixes, leo de mocot, banha de porco, gordura de galinha, entre outras matrias graxas de origem animal, e so obtidas em curtumes, frigorficos e abatedouros de animais de mdio e grande porte. 36

A crescente expanso da produo de carne de frango no Brasil, e a necessidade de produtos de maior qualidade geram maior quantidade de resduos de gorduras. Um estudo sobre a potencialidade da gordura de frango para a produo de biodiesel revelou que a contribuio da gordura abdominal e da pele do peito de frango de 12 a 20% da necessidade de matria prima para a mistura de 2% de biodiesel ao diesel mineral. 37

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O Brasil possui o segundo maior rebanho de gado bovino do mundo, produzindo anualmente centenas de milhares de toneladas de sebo bovino.38 O preo do sebo da ordem de R$ 1.300 por tonelada no mercado, de acordo com dados da empresa Aboissa leos Vegetais. Considerando a sua alta produo e baixo custo de comercializao, o sebo bovino apresenta-se como uma matria-prima promissora para a produo de biodiesel.

A produo de biodiesel a partir de sebo bovino j uma realidade no Brasil. O grupo Bertin inaugurou em agosto desse ano a primeira usina do pas a processar sebo bovino e certamente a maior do gnero no mundo.39

2.6.3 leos residuais de fritura

Os leos residuais de fritura so resultado do processamento de alimentos em lanchonetes, cozinha industriais, comerciais e domsticas e indstrias que processam frituras de produtos alimentcios. Um levantamento primrio da oferta de leos residuais de frituras com produo superior a 100 kg/ms revela um valor da oferta brasileira superior 30.000 toneladas anuais.36

2.6.4 Matria graxa de esgotos

Alm dos leos e gorduras virgens, constituem tambm matria-prima para a produo de biodiesel, os leos e gorduras residuais, resultantes de processamentos domsticos, comerciais e industriais como frituras. 40

Os esgotos municipais possuem uma nata sobrenadante rica em matria graxa. As guas residuais de processos de indstrias alimentcias, de pescados e de couro tambm so fontes de matrias graxas. 36, 41

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A produo de biodiesel tambm pode ser obtida de diferentes cidos graxos livres presentes nas borras cidas oriundas do processo de refino de leos vegetais e em resduos gordurosos obtidos de outros processos. 42, 43, 44, 45

Um exemplo da utilizao de matrias graxas, residurias de processos de refino de leo vegetal, para a obteno de biocombustvel a Agropalma, em Belm/PA, empresa produtora de leo de palma. Em parceria com a UFRJ a empresa instalou uma planta de produo de biodiesel a partir da esterificao de cidos graxos, residuais no processo de refino do leo. A planta, inaugurada em maro de 2005, possui capacidade para produo de 30 milhes de litros de biodiesel por ano, e utiliza o metanol como reagente. Os cidos graxos de palma, subprodutos do processo de refino do leo de palma possuem baixo valor agregado, podendo gerar biodiesel de baixo custo de produo. 46, 47

Outra potencial fonte foi observada na Irgovel Indstria Riograndense de leos Vegetais Ltda que possui capacidade de processamento de 250 toneladas de farelo de arroz processado, gerando 20% de leo, e 10% de cidos graxos. 48

2.7 Processos de obteno

O processo mais comum de produo de biodiesel transesterificao utilizando catalisadores bsicos homogneos. 9, 49

Mais recentemente vem sendo estudado tambm o processo de hidroesterificao, o qual permite a utilizao de qualquer matria prima (leos e gorduras vegetais e animais e leos e graxas residuais) independente da acidez e da umidade.

H ainda outros processos para produo de biodiesel tais como craqueamento trmico, transesterificao enzimtica, transesterificao supercrtica, e esterificao de borras cidas.

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As subsees a seguir detalham os processos de transesterificao e hidroesterificao, temas dessa tese e discorrem brevemente sobre os demais processos.

O H-Bio, apesar de no constituir um processo de obteno de biodiesel, ser abordado entre os demais processos por possuir, entre as matrias primas, os leos vegetais.

2.7.1 Transesterificao

A produo de biodiesel atravs da transesterificao envolve as etapas de preparao da matria prima, reao, separao de fases, recuperao e desidratao do lcool, e purificao dos steres e da glicerina (Figura 6). 36

Figura 6 - Etapas do processo de transesterificao 36

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Preparao da matria prima

Para obter um resultado satisfatrio, os leos devem ser processados com baixo teor de cidos graxos livres e umidade de forma evitar a formao de produtos saponificados que diminuem eficincia de converso.50 Para adequar a matria prima a parmetros de umidade e acidez aceitveis para o processo, h uma etapa de preparao anterior reao. Nessa etapa, a matria prima neutralizada atravs de uma lavagem com uma soluo alcalina de hidrxido de sdio ou de potssio, seguida de uma operao de secagem ou desumidificao.36 Nessa etapa, geram-se resduos de difcil tratamento, conhecidos como soapstocks. Quimicamente so sabes, gerados na reao entre os cidos graxos com os hidrxidos de metais alcalinos, numa emulso com um pouco de triglicerdeos.

Reao de Transesterificao

Na reao de transesterificao (Figura 7) o triglicerdeo reage com um lcool simples (metanol ou etanol), formando steres (metlico ou etlico), que constituem o biodiesel, e glicerol.

H2C O C R1O

H2C O C R3O

HC O C R2O

3 CH3OH H2C OH

H2C OH

HC OH

H3C O C R1O

H3C O C R3O

H3C O C R2O

Triglicerdeo Metanol Biodiesel Glicerol

Figura 7 Reao de transesterificao

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O lcool adicionado em excesso a fim de permitir a formao de uma fase separada de glicerol e deslocar o equilbrio para um mximo rendimento de biodiesel, devido ao carter reversvel da reao.

A reao pode ser catalisada por bases (NaOH, KOH, carbonatos ou alcxidos), cidos (HCl, H2SO4 e HSO3-R) ou enzimas (lipases). Ela ocorre de maneira mais rpida na presena de um catalisador alcalino que na presena da mesma quantidade de catalisador cido, observando-se maior rendimento e seletividade, alm de apresentar menores problemas relacionados corroso dos equipamentos. Os catalisadores mais eficientes para esse propsito so KOH e NaOH. A catlise bsica homognea a mais empregada comercialmente.

Separao das fases

O produto da reao possui duas fases na qual a mais pesada composta pela glicerina e a fase mais leve o biodiesel. Ambos esto contaminados com excessos de lcool, gua e catalisador. A glicerina e o biodiesel so separados por decantao e/ou por centrifugao.

Recuperao e desidratao do lcool

O lcool recuperado dos produtos formados, biodiesel e glicerina, e reutilizado no processo. Depois de recuperado o lcool ainda contm quantidades significativas de gua, necessitando ser desidratado por destilao. Quando trata-se de etanol essa separao dificultada devido formao de azetropo com a gua.

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Purificao dos steres

O biodiesel produzido deve ser lavado e, posteriormente, desumidificado visando retirar contaminantes como catalisador, glicerol e lcool que possam ainda estar retidos no produto.

Purificao da Glicerina

A glicerina bruta ainda apresenta gua, lcool e impurezas inerentes matria prima, podendo ser purificada para obter um valor de mercado mais favorvel. Caso a reao tenha sido de carter bsico possvel recuperar a glicerina adicionando cido. O cido neutraliza o sabo transformando-o em cido graxo. As duas fases obtidas, uma mais densa composta da glicerina com sais (oriundos da neutralizao do catalisador) e outra mais leve que a olena (cido graxo recuperado), so separadas em um decantador ou centrfuga. Aps essa etapa a glicerina obtm um grau de pureza de 84%, vulgarmente chamada de glicerina loira, ainda com pouco valor comercial.

Quando a purificao da glicerina feita por destilao vcuo, resulta em um produto lmpido e transparente, gerando uma glicerina de grau farmacutico de concentrao superior a 99%. Porm poucas plantas de biodiesel no mundo contemplam essa etapa. 36

2.7.2 Hidroesterificao

O processo, uma das mais novas alternativas na produo de biodiesel, conhecido no Brasil, onde recentemente foram defendidas duas dissertaes de mestrado.51, 52

O processo permite o uso de qualquer matria-prima graxa (gordura animal, leo vegetal, leo de fritura usado, borras cidas de refino de leos vegetais, entre outros) independente da acidez e da umidade que possuem. Esse um

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grande diferencial quando comparado ao processo convencional de transesterificao que gera, inevitavelmente, sabes afetando o rendimento dessas plantas e dificultando a separao biodiesel/glicerina.

A hidroesterificao um processo que envolve uma etapa de hidrlise seguida de uma etapa de esterificao (Figura 8).

Figura 8 Etapas do processo de hidroesterificao

A hidrlise consiste numa reao qumica entre a gordura ou o leo com a gua, gerando-se glicerina e cidos graxos (Figura 9). Independente da acidez e da umidade da matria-prima, o produto final da hidrlise possui acidez superior a 99%. Portanto, ao invs de diminuir a acidez atravs de um refino, a hidrlise aumenta propositadamente a acidez da matria-prima. Alm disso, obtm-se uma glicerina muito mais pura que a glicerina advinda da transesterificao. Matrias-primas de grau alimentcio geram glicerinas de grau alimentcio a partir da hidroesterificao. Isso jamais ocorre na transesterificao, onde um significativo teor de sais, lcoois e outras impurezas encontram-se presente na glicerina. Atualmente, as trs plantas de hidrlise (SGS, em Ponta Grossa-PR; Irgovel Indstria Rio Grandense de

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leos Vegetais, em Pelotas-RS; e ICSG Indstria Campineira de Sabo e Glicerina, em Campinas - SP), em operao no Brasil, atingem converses superiores a 99%.

Figura 9 Reao de hidrlise

Aps a hidrlise a glicerina removida e os cidos graxos gerados so ento esterificados com um lcool que neutraliza a acidez presente. (Figura 10) O biodiesel gerado com elevada pureza, sem necessidade de etapas de lavagem que geram efluentes e elevado consumo de compostos qumicos. Na reao tambm se obtm, como subproduto, a gua (Figura 10), que retorna para o processo de hidrlise.

Figura 10 Reao de esterificao

2.7.3 Rotas Tecnolgicas

O biodiesel obtido atravs da reao entre matria graxa e um lcool. O tipo do lcool que vai reagir que define o tipo de rota. Os lcoois mais comumente utilizados so o metanol e o etanol denominando, respectivamente, os processos de rota metlica e etlica.

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O grupo de trabalho interministerial reuniu, em seu relatrio final (Tabela 8), vantagens do etanol sobre o metanol dentre as quais destacam-se autosuficincia, baixa toxidez e maior compatibilidade com materiais. 53

Tabela 8 Vantagens do etanol sobre o metanol 53 Caractersticas Etanol Metanol

Auto-suficincia sim no Dispndio de divisas com importao no sim Gerao de empregos no pas muitos poucos Impacto na cadeia produtiva grande pequeno Disponibilidade onde leos vegetais so produzidos sim limitada Tecnologia de transesterificao dominada sim sim Potencial de exportao da tecnologia sim no Toxidez moderada elevada Compatibilidade com materiais maior menor Impacto em caso de acidentes baixo alto Renovvel sim no Viabilidade econmica comparativa equivalente equivalente

Alm das vantagens descritas, os steres etlicos, por possuir um carbono a mais na molcula possuem maior nmero de cetano que os steres metlicos, otimizando a combusto nos motores diesel. 54

No entanto, o metanol o lcool mais utilizado devido a seu baixo custo e por reagir mais rapidamente com o leo vegetal do que os outros lcoois. A literatura praticamente unnime em dizer que a rota etlica mais lenta que a metlica. Na verdade, os estudos cinticos publicados no levam em conta a diferena no teor de gua entre o metanol e o etanol. No Brasil o etanol considerado anidro a partir de 99,3% (7000 ppm de gua), enquanto que o metanol anidro tipicamente com 99,99% (100 ppm de gua), e em algumas plantas atinge-se 50 ppm de gua. Essa diferena importante para a velocidade da reao, uma vez que a umidade um forte promotor da saponificao. Alm disso, outra dificuldade apresentada pelo etanol est na

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sua recuperao uma vez que o mesmo forma azetropo com a gua, dificultando sua purificao.

No processo de transesterificao, a presena de sabo age como um tensoativo, criando microemulses que evitam a separao de fases biodiesel/glicerina a densidade tpica do biodiesel (fase apolar) 0,87 g/cm3 contra 1,25 g/cm3 da glicerina (fase polar). Essa saponificao baixa o rendimento do processo, pois os sabes seqestram triglicerdeos para sua fase.55 Esse aspecto importante para um processo contnuo que normalmente opera com vrios reatores em srie, com retirada de fase glicerinosa entre cada um dos reatores.

Todavia, empresas experientes do setor alcooleiro esto comeando a usar a via etlica para a produo de biodiesel. A usina Barralcool, em Barra dos Bugres, MT, realizou um investimento da ordem de R$ 25 milhes e colocou em operao, em meados de 2006, a primeira planta de biodiesel anexa a uma usina de acar e lcool do mundo. A usina, construda em parceria com a Dedini, produz 50 mil toneladas/ano de biodiesel e pode utilizar tanto a rota etlica como a rota metlica, em um processo integrado acar/lcool e biodiesel, permitindo uma reduo de custos e o aproveitamento de vapor e energia gerados no processo de fabricao de acar e lcool.

2.7.4 Outros Processos

Transesterificao em meio supercrtico

A transesterificao tambm pode ser realizada em condies supercrticas, sendo conduzida em nveis de presso e temperatura alm da presso crtica e da temperatura crtica do agente de alcolise (metanol ou etanol). As vantagens deste processo so a obteno de elevados rendimentos sem a

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utilizao de catalisador, tempo reduzido de reao e a maior simplicidade na purificao. Tal processo ainda encontra-se em fase de estudo. 36

Esterificao

A esterificao consiste na obteno de steres a partir da reao entre um cido graxo e um lcool (metanol ou etanol), com formao de gua como subproduto. Difere da transesterificao, pois a matria prima utilizada so cidos graxos ao invs de triglicerdeos, o que a torna mais vantajosa devido possibilidade do uso de matrias primas de baixo valor agregado (tais como resduos e borras cidas) e a no formao de glicerol. Difere do processo de hidroesterificao por no necessitar da etapa de hidrlise, j que a matria prima j cido graxo. caso do processo Agropalma/UFRJ, j citado no item 2.6.4captulo 2.5, que produz biodiesel a um custo competitivo, pois esterifica cido graxo de palma para a obteno do produto.

A grande desvantagem de tal processo a pouca disponibilidade destes resduos cidos para produo em larga escala. 56

Craqueamento trmico

O processo de craqueamento trmico ou pirlise consiste na quebra das molculas do leo ou da gordura atravs do aquecimento a altas temperaturas envolvendo decomposio trmica e quebra das ligaes qumicas gerando molculas menores. 57

Embora o produto final possua propriedades muito semelhantes s do diesel de petrleo, o processo de craqueamento ainda possui custo elevado. Alm disso, geram-se molculas oxigenadas de elevada acidez exigindo novas reaes para especificar o produto.

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Transesterificao enzimtica

Constitui uma alternativa que no gera rejeito aquoso alcalino, possui menor produo de contaminantes, maior seletividade e reaproveitamento, causando menor impacto ambiental. No entanto, a enzima possui alto custo, se comparada com o catalisador qumico, sendo a principal desvantagem do processo enzimtico. 58

H-Bio

Lanado pela Petrobrs, em junho de 2006, H-Bio um processo de produo de leo diesel (hidrocarbonetos) a partir da hidrogenao de uma mistura entre correntes de petrleo e leo vegetal. O produto exatamente igual a qualquer outro diesel, com a vantagem de ter menor teor de enxofre. 59

O processo para obteno de H-Bio, o HDT (Hidrotratamento), consiste fundamentalmente em uma reao cataltica entre hidrognio, leo vegetal e fraes de diesel. Em altas presses e temperaturas, o hidrognio retira o enxofre, o nitrognio e o oxignio da corrente de diesel e transforma os aromticos em naftnicos (molculas cclicas no-aromticas). Os tomos de oxignio presentes nos leos vegetais tambm so retirados. Porm, era esse oxignio da estrutura do leo vegetal que tornava possvel uma combusto mais completa e conseqentemente mais limpa. A falta de oxignio tambm diminui a lubricidade do combustvel. 59

Assim, em termos ambientais, apesar da utilizao de fontes renovveis (leo vegetal), o H-BIO no reduz as emisses de monxido de carbono (CO) nem material particulado. 59

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2.8 Caractersticas do produto

Biodegradvel, no-txico, apresentando altos ndices de cetano, praticamente livre de enxofre e aromticos, e proveniente de fontes renovveis, o biodiesel considerado um combustvel ecolgico. Tais caractersticas apresentam-se como grande vantagem ao se comparar o biodiesel e o diesel proveniente do petrleo, tanto pelo melhor desempenho do motor como pela menor emisso de partculas, hidrocarbonetos, CO e CO2.

2.8.1 Biodiesel x Diesel

O biodiesel totalmente miscvel ao leo diesel mineral, alm de ter caractersticas fsico-qumicas semelhantes a este, tendo inclusive melhor lubricidade. Dados dos fabricantes de autopeas mostram que 2% de biodiesel adicionados ao diesel aumentam em cerca de 50% a lubricidade do combustvel, aumentando, conseqentemente, a vida til das peas desses motores. 3

Pelas semelhanas fluido e termodinmicas, o biodiesel e o diesel de petrleo possuem caractersticas de completa equivalncia. Os valores de desempenho e consumo so praticamente equivalentes, e no exigem qualquer modificao ou adaptao dos motores, a no ser alguns modelos que utilizam anis de vedao feitos com borrachas naturais ou outro tipo de material atacado por steres.37 Essa adaptabilidade aos motores do ciclo diesel uma das grandes vantagens do biodiesel, pois enquanto o uso de outros combustveis limpos, como o gs natural ou o biogs, requer adaptao dos motores, a combusto de biodiesel pode dispens-la, configurando-se em uma alternativa tcnica capaz de atender toda a frota j existente movida a leo diesel.60

A adio de at 5% de biodiesel ao diesel de petrleo no exigir alterao nos motores, assim como no exigiu nos pases que j utilizam o combustvel. A Associao Nacional de Fabricantes de Veculos Automotores (Anfavea)

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reconheceu o resultado das pesquisas e informou que manter a garantia para os motores abastecidos com a mistura, que comear em 2%, com a perspectiva de chegar a 5% em 2013 ou 2010, caso seja antecipado. 17

No entanto, os fabricantes ainda apresentam restries na garantia em relao ao percentual mximo de biodiesel que pode ser usado. O biodiesel puro no compatvel com a borracha comum, podendo atacar mangueiras e vedaes dos motores. Entretanto, misturas at B20 tm-se mostrado absolutamente seguras. 10

2.8.2 Especificao

O biodiesel de qualidade deve ser produzido seguindo especificaes industriais restritas tais como ASTM D-6751/02 nos Estados Unidos e EN 14.214 na Europa. A especificao brasileira similar europia e americana, com alguma flexibilizao para atender s caractersticas de matrias-primas nacionais, sendo empregadas as normas da Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT), da American Society for Testing and Materials (ASTM), da International Organization for Standardization (ISO) e do Comit Europen de Normalisation (CEN). 61

Atravs da Resoluo 42 24/11/2004, a Agncia Nacional de Petrleo, Gs Natural e Biocombustvies estabeleceu as especificaes para o biodiesel puro no Brasil. Entre os parmetros acompanhados esto ponto de fulgor, viscosidade cinemtica e nmero de cetano.

O ponto de fulgor identifica se o combustvel inflamvel nas condies normais. No caso do biodiesel o ponto de fulgor superior 120 oC, quando completamente isento de metanol ou etanol, significando que pode ser transportado, manuseado, armazenado e inclusive ser utilizado em embarcaes. 61

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A viscosidade expressa a resistncia ao escoamento. Seu controle visa garantir um funcionamento adequado dos sistemas de injeo e bombas de combustvel, alm de preservar as caractersticas de lubricidade do biodiesel. De forma geral, o biodiesel possui viscosidade prxima a do diesel mineral. Porm, o biodiesel oriundo do leo de mamona possui valores mais altos de viscosidade que podem ser corrigidas com misturas com o leo diesel mineral.61

O nmero de cetano um indicador da combusto. Quanto maior o ndice, melhor a combusto desse combustvel num motor diesel. O ndice de cetano mdio do biodiesel 60, enquanto para o leo diesel mineral este ndice varia entre 48 a 52, sendo esta a razo pelo qual o biodiesel queima muito melhor num motor diesel que o prprio leo diesel mineral. 61

2.8.3 Mistura

O biodiesel pode ser usado puro ou em mistura, com o leo diesel, em qualquer proporo. A nomenclatura mundial para identificar a concentrao do biodiesel na mistura segue o padro BXX, onde XX a percentagem em volume do biodiesel na mistura. Por exemplo: B2, B5, B20 e B100 so combustveis com uma concentrao de 2%, 5%, 20% e 100% de biodiesel, respectivamente.

O biodiesel tem sido utilizado no mercado internacional de combustveis em quatro nveis de concentrao: puro (B100), misturas (B20 B30), aditivo (B5) e aditivo de lubricidade (B2). Nos Estados Unidos e em alguns pases da Europa o biodiesel j utilizado puro em motores diesel.

No Brasil, a lei 11.097/2005, de 13/01/2005, que introduziu o biodiesel na matriz energtica brasileira, fixou em 2% (cinco por cento), em volume, o percentual mnimo obrigatrio de adio de biodiesel ao leo diesel, comercializado ao consumidor final, at o ano de 2008 e 5% at o ano de 2013.

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O uso de misturas biodiesel/diesel no transporte coletivo urbano uma estratgia interessante para potencializar os benefcios ambientais do biocombustvel. Estudos da estimativa de consumo de leo diesel para as frotas de nibus empregadas no transporte coletivo urbano, no perodo 2005-2010, identificaram um mercado potencial para o biodiesel, em uma mistura B20. 62

O transporte ferrovirio, segundo a revista biodieselbr, est mais econmico e emitindo menos poluentes. As locomotivas da Estrada de Ferro Carajs e da Estrada de Ferro Vitria Minas so abastecidas com B-20. A previso da Companhia Vale do Rio Doce que at o final de 2007 todas as 511 locomotivas da empresa sejam abastecidas com B-20. 39

Tambm novos modelos de tratores da empresa Valtra esto preparados para trabalhar com a mistura de 20% de biodiesel, e recebem garantia de fbrica para o uso do biocombustvel. 39

O biodiesel puro, segundo o grupo de trabalho interministerial de biodiesel, pode ser usado no setor de transformao em geradores de eletricidade e na rea agropecuria em tratores. 22

2.8.4 Uso de antioxidante

Em todas as fases de seu ciclo de vida, da produo combusto no motor, passando pela estocagem, o biodiesel est sujeito a ser oxidado. Ele degrada-se mais rpido que o diesel convencional, feito a partir de petrleo. O controle desse processo de oxidao crtico para o bom funcionamento dos motores e para a criao de uma logstica adequada para o biodiesel. Uma soluo para estabilizar a oxidao do biodiesel aditava-lo com compostos antioxidantes naturais ou artificiais. Isso necessrio sobretudo quando a matria-prima

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apresenta alto teor de molculas polinsaturadas como o leo de soja ou leo de peixe.

2.8.5 Balano Energtico

Na utilizao do novo combustvel importante verificar o balano energtico de sua produo, ou seja, se a energia gasta para gerar tal combustvel menor que a energia que o prprio combustvel vai fornecer. Trata-se da relao entre a energia consumida no processo de produo, e a energia disponibilizada pelo combustvel produzido.

O balano energtico para um biocombustvel considera desde a energia exigida para produzir a matria prima (fertilizantes, pesticidas, e combustvel para transporte da matria prima), at a fabricao de equipamentos da planta de biodiesel, produo de insumos, e energia necessria para o processo.

No Brasil, alguns estudos precursores do balano energtico na produo de biodiesel foram realizados nos anos 80. Avaliando o biodiesel de soja, determinou-se uma relao produo/consumo de 1,42. Uma avaliao preliminar mais recente para o biodiesel de soja, resultou em uma relao produo/consumo de 1,43.28 Estudo recente apresentado pelo NREL-USA (National Renewable Energy Laboratory) mostra balanos energticos um pouco maiores para o biodiesel de soja (quase 3).63

Um estudo no sistema de produo de girassol revelou que para cada unidade de energia que entra no sistema, produz-se 2,69 unidades de energia.64

Outros estudos chegaram a um balano energtico de aproximadamente 5,6 para o dend, e de 4,2 para a macaba, o que confere s palmceas maior produtividade e disponibilidade de resduos de valor energtico.28 Outro estudo para o biodiesel de palma chega a um balano prximo de 8.65

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2.9 Distribuio e transporte

Aps a produo, o biodiesel enviado s distribuidoras de combustveis que o adicionam ao diesel e o repassam aos postos. O biodiesel pode ser distribudo pelos terminais martimos das distribuidoras em todo o pas e tambm pelas bases primrias e secundrias de todas as companhias. As plantas de biodiesel, no entanto, ficam atualmente em locais isolados e o combustvel tem de ser transportado at estes centros de distribuio.

Embora possa ser facilmente transportado como outros combustveis, o biodiesel mais sensvel oxidao, o que requer a adio de anti-oxidantes para o armazenamento prolongado. Outro fator que merece ateno o armazenamento a baixas temperaturas que pode levar o combustvel ao estado gelatinoso se no for utilizado aditivo ou blend apropriado.

2.10 Subprodutos

Uma planta contnua de biodiesel praticamente no gera efluentes. No processo de transesterificao, os principais subprodutos gerados so a glicerina e a olena (cido graxo, recuperado aps desdobramento dos sabes, que pode ser esterificado para gerar biodiesel). A glicerina representa cerca de 11% e a olena 1% a 2% do total de biodiesel produzido.

No processo de hidroesterificao os subprodutos so gua e glicerina. A primeira etapa do processo gera glicerina equivalente a 10,5% da massa de triglicerdeos utilizados como matria prima, e possui alta qualidade, dependendo da qualidade do triglicerdeo que a gerou. A segunda etapa gera gua que reusada na primeira etapa.

Atualmente, a glicerina usada em diversas indstrias. Na indstria farmacutica, a glicerina um dos ingredientes mais utilizados na composio de cpsulas, supositrios, anestsicos, xaropes e emolientes para cremes e

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pomadas, antibiticos e anti-spticos. Na indstria de cosmticos aplicada como emoliente e umectante em pastas de dente, cremes de pele, loes ps-barba, desodorantes, batons e maquiagens por ser no-txico, no-irritante, sem cheiro e sabor. Na indstria de cigarros tem sido usada no processamento de tabaco para tornar as fibras do fumo (triacetinas) mais resistentes e evitar quebras. tambm utilizada na composio dos filtros de cigarros. Na indstria txtil empregada para aumentar a flexibilidade das fibras dos tecidos. Na indstria alimentcia tem sido utilizada na preparao de molhos para salada, coberturas de doces e sobremesas geladas.

As previses para 2013, com a introduo do B5, so de um excedente de 250 mil ton/ano de glicerina.66 Assim, o preo da glicerina, que chegou a valer US$ 1.000 a tonelada, pode rebaixar progressivamente. A medida que o preo diminui, novas possveis aplicaes esto sendo viabilizadas, e ainda, com certeza a abundncia de glicerina no mercado dever suscitar aplicaes de grandes e novas demandas que devero segurar os preos em patamares fixos e agregar valor cadeia produtiva.

2.10.1 Novas aplicaes para glicerina

Uma rea que pode aumentar o uso de glicerol devido queda no custo a de bebidas e alimentos. Ele poder substituir o sorbitol que atualmente muito usado para umedecer e conservar bebidas/alimentos como refrigerantes, balas, bolos, pastas de queijo e carne, e rao animal seca. 67

O sorbitol tambm utilizado na indstria farmacutica e de cosmsticos e poderia ser substitudo pelo glicerol em muitas das suas aplicaes.67

Outra rea promissora a de polmeros, na produo de propanodiol (PDO), percursor de um plstico de alto valor agregado e utilizado na confeco de tapetes e roupas. 39

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Estudos indicam tambm que a glicerina possui alto potencial para uso como suplemento na produo de biogs. A adio de apenas 5% de glicerina residual melhora o desempenho do biodigestor, aumentando em mais de cinco vezes a produo de biogs e otimizando a capacidade til do biodigestor. 68

Pesquisadores do Instituto de Qumica/UFRJ vm desenvolvendo novas aplicaes de derivados de glicerina como aditivos para combustveis. 29

Cientistas do departamento de agricultura dos Estados Unidos esto desenvolvendo prottipos para barreiras biodegradveis de ervas daninhas e fitas adesivas que seguram as sementes de grama no solo at que elas tenham tempo para germinar. 39

Uma das alternativas mais drsticas que esto sendo estudadas a queima da glicerina. Esse processo deve ser controlado a fim de evitar-se a gerao de acrolena, subproduto altamente txico.

2.11 Mercado para Biodiesel no Brasil

2.11.1 Projeo da demanda de Biodiesel

Uma vez que o consumo obrigatrio de biodiesel est vinculado ao de diesel mineral pela regulamentao legal, necessrio prever como se dar o consumo do combustvel fssil no perodo.

A participao do leo diesel no mercado brasileiro de combustveis bastante significativa, representando 57% do consumo. Segundo a ANP, o Brasil consome cerca de 37 milhes de m/ano de leo diesel e, em 2006, a produo nacional de