Influencia do biodisel no desempenho, emissoes e durabilidad

BIODIESEL

Cummins Brasil LTDA

26 de Junho de 2007

Luis Chain Faraj

Agenda

qDefinição de BiodieselqBiodiesel : Metanol x EtanolqMatéria Prima – OleaginosasqCadeia de Produção de BiodieselqCapacidade de Produção de BiodieselqSelo Combustível SocialqEspecificação do BiodieselqPrincipais Desafios TécnicosqProjeto de Biodiesel - CumminsqCronograma de Implementação no BrasilqRequerimentos Básicos

qDefinição de Biodiesel

Definição de Biodiesel

+TRANSESTERIFICAÇÃO

+

IMPORTANTE: Óleo in natura ou álcool não são biodiesel

•O biodiesel é obtido através da reação de óleos vegetais ou gordura animal com álcool , na presença de catalisador em um processo conhecido como transesterificaçao.

100 Kg + 10 Kg 10 Kg+100 Kg

ÓLEO VEGETAL

ETANOL OU

METANOL BIODIESELGLICERINA

Processo

Óleo Bruto

Biodiesel

Glicerina

qBiodiesel - Metanol x Etanol

Metanol vs Etanol

§Gás natural, petróleo, madeira, resíduos agrícolas e até bagaço de cana (biometanol)

§Venenoso

§Consumo de metanol no processo de tranesterificação é significativamente menor

§Mais Barato

§Mais reativo

§Tempo de reação < Etanol

§Maior risco de incêndios (mais volátil)

§Chama invisível

§Cana-de-açucar

§Não é tóxico

§100% Renovável

§Produz biodiesel com maior indice de cetano e maior lubricidade se comparado a rota metílica

§Requer mais volume

§Maior Disponibilidade

§Os ésteres etílicos possuem maior afinidadecom a Glicerina, dificultando a separação

§Possui azeotropia, dificultando a desidratação

Metanol Etanol

qMatéria Prima - Oleaginosas

BIODIESELBiodiesel - Principais oleaginosas:

ALGODÃO


GERGELIM


GIRASSOL


COLZA


BABAÇU


PALMA


MAMONA


SOJA

Características de Culturas Oleaginosas

qCadeia de Produção de Biodiesel

Cadeia de Produção do Biodiesel

Óleo Bruto

GrãosDistribuidoras

BioDiese l

GlicerinaGlicerinaMetanol Metanol o Etanolo Etanol

BioDiesel

• Gera desenv. agrícola

• Requer desenv. tecnológico

• Requer desenvolv. em logística

• Requer desenv. em comunicação

Agricultor Industria de Óleos Vegetais

ProdutorBiodiesel

Distribuidoras Combustível Postos de

Combustível

Consumidor

B2 – B5

Óleo

Vegetal

Torta

qCapacidade de Produção de Biodiesel

30,780,05133,077,881 32,990,598 34,152,861

38,252,266 38,396,429 38,660,360

-

5,000,000

10,000,000

15,000,000

20,000,000

25,000,000

30,000,000

35,000,000

40,000,000

Vo

lum

e (m

3)

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

Produção de Diesel

Brasilia(DF)

Amazonas

Roraima

Região NorteRegião NordesteRegião Centro-OesteRegião SudesteRegião Sul

3.42 Bi Litros 5.28 Bi

Litros

16.58 Bi Litros

7.38 Bi Litros

4.08 Bi Litros

45.1%

9.3%

11.1%

14.4%

20.1%

Consumo de Diesel no Brasil

2006 - 36.7 Bi Litros

Brasilia(DF)

Amazonas

Roraima

Região NorteRegião NordesteRegião Centro-OesteRegião SudesteRegião Sul

68.4 Mi Litros 105.6 Mi

Litros

331.5 MiLitros

147.6 MiLitros

81.6 Mi Litros

45.1%

9.3%

11.1%

14.4%

20.1%

Necessidade de Biodiesel no Brasil

B2 - 734.6 Mi Litros

MAMONAPALMA

SOJASOJA

Empresa Local CNPJ Capacidade Autorizada (m³/dia)

*Capacidade Annual Estimada (10m³/ano)

Agropalma Bélem/PA 83663484/0001-86 80 24

Agrosoja Sorriso / MT 36.934.032/0001-01 80 24

Barralcóol Barra do Bugres/MT 33.664.228/0001-35 166,7 50

Biocapital Charqueada/SP 07814533/0001-56 186 55,8

Binatural Formosa/GO 07.113.559/0001-77 30 9

Biolix Rolândia/PR 05794956/0001-26 30 9

Biopetrosul Taubaté/SP 04182260/0001-86 21,3 6,39

Brasil Ecodiesel Floriano/PI 05.799.312/0001-20 135 40,5

Brasil Ecodiesel Crateús/CE 05799312/0002-01 360 108

Brasil Ecodiesel Porto Nacional / TO 05.799.312/0008-05 360 108

Brasil Ecodiesel São Luis / MA 05.799.312/0010-11 360 108

Brasil Ecodiesel Iraquara/BA 05.799.312/0006-35 360 108

Brasil Ecodiesel Rosário do Sul / RS 05.799.312/0009-88 360 108

Caramuru São Simão / GO 00.080.671/0003-71 375 112,5

Dhaymers Taboão da Serra/SP 53048369/0001-30 26 7,8

Fertibom Catanduva/SP 00191202/0001-68 40 12

Fusermann Barbacena/MG 06.948.795/0001-40 30 9

Granol Anápolis/GO 50290329/0026-60 333,3 100

Granol Campinas/SP 50290329/0063-05 133 39,9

IBR Simões Filho/BA 02392616/0001-80 65 19,5

NUTEC Fortaleza/CE 09416789/0001-94 2,4 0,72

Oleoplan Veranópolis / RS 88676127/0002-57 327 98,1

Ouro Verde Rolim de Moura/RO 08.113.788/0001-54 17 5,1

PonTe di Ferro Taubaté/SP 02.556.100/0003-77 90 27

PonTe di Ferro Manguinhos/RJ 02566100/0004-58 160 48

Renobras DomAquino/MT 03357802/0001-41 20 6

Soyminas Cássia/MG 03495312/0001-01 40 12

Usibio Sinop / MT 08.318.351/0001-57 20 6

Total 876

*300 dias de operação

Capacidade Autorizada de Plantas de Produção de Biodiesel

-

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

Vo

lum

e (m

3)

Jane

iro

Feve

reiro

Março

Abril

MaioJun

hoJu

lho

Agos

to

Setem

bro

Outubro

Novem

bro

Dezem

bro

Produção de Biodiesel (B100)

2005 2006 2007

2005 - 736K litros2006 - 68.5 Milhões de Litros2007 - 72.4 Milhões de Litros

Produção de Biodiesel B100 por Produtor

2005 2006 2007Agropalma 510 2,421 2,137 Biolix 26 100 12 Brasil Ecodiesel (CRATEUS) - 1,954 10,946 Brasil Ecodiesel (FLORIANO) 151 28,604 9,814 Brasil Ecodiesel (IRAQUARA) - 4,210 12,172 Brasil Ecodiesel (TERESINA) 6 - - FERTIBOM - 362 327 GRANOL (ANÁPOLIS) - 10,108 30,896 GRANOL (CAMPINAS) - 20,435 - NUTEC - 2 - RENOBRAS - 13 - SOYMINAS 44 311 50 BIOCAPITAL - - 6,079 IBR - 28 - TOTAL 736 68,548 72,433

m3

qSelo de Combustível Social

Selo Combustível Social

Concedido pelo ministério do Desenvolvimento Agrário aos produtores de Biodiesel que gerem empregos e renda para os agricultores familiares enquadrados nos critérios do Pronaf.Por meio do Selo de Combustível Social, o produtor de Biodiesel terá redução de Tributos Federais bem como acesso a melhores condições de financiamento.

Produtores de Biodiesel com SeloCombustível Social§Granol - Anápolis/GO§Granol - Campinas/SP§Soyminas - Cássia MG§Biocapital - Charqueada/SP§Fertibom - Catanduva/SP§Cia Refinadora da Amazônia§Brasil Biodiesel - Crateus/CE§Brasil Biodiesel - Floriano/PI§Brasil Biodiesel - Iraquara/BA§IBR Inoquímica do Brasil Ltda§Barra Álcool - Barra do Bugre/MT§Ponte di Ferro - Taubaté/SP§Oleoplan - Veranópolis/RS

qEspecificação do Biodiesel

Especificação de Biodiesel B100

ABNT NBR ASTM D EN/ISO Aspecto - LII (1) - - -

Massa específica a 20ºC kg/m3 Anotar (2) 7148, 14065 1298, 4052 - Viscosidade Cinemática a 40°C, mm2/s Anotar (3) 10441 445 EN ISO 3104

Água e sedimentos, máx. (4) % volume 0,050 - 2709 - Contaminação Total (6) mg/kg Anotar - - EN 12662

Ponto de fulgor, mín. °C 100,0 14598 93 EN ISO3679 Teor de éster (6) % massa Anotar - - EN 14103

Destilação; 90% vol. recuperados, máx. °C 360 (5) - 1160 -Resíduo de carbono dos 100% destilados, máx. % massa 0,10 - 4530, 189 EN ISO 10370,

Cinzas sulfatadas, máx. % massa 0,020 9842 874 ISO 3987 Enxofre total (6) % massa Anotar - 4294, 5453 EN ISO 14596

Sódio + Potássio, máx mg/kg 10 - - EN 14108, EN14109 Cálcio + Magnésio (6) mg/kg Anotar - - EN 14538

Fósforo (6) mg/kg Anotar - 4951 EN 14107 Corrosividade ao cobre, 3h a 50°C, máx. - 1 14359 130 EN ISO 2160

Número de Cetano (6) - Anotar - 613 EN ISO 5165 Ponto de entupimento de filtro a frio, máx. °C -7 14747 6371 -

Índice de acidez, máx. mg KOH/g 0,80 14448 664 EN 14104 (8) Glicerina livre, máx. % massa 0,02 - 6584 (8) (9) EN 14105 (8) (9),EN 14106 (8) (9) Glicerina total, máx. % massa 0,38 - 6584 (8) (9) EN 14105 (8) (9) Monoglicerídeos (6). % massa Anotar - 6584 (8) (9) EN 14105 (8) (9)

Diglicerídeos (6) % massa Anotar - 6584 (8) (9) EN 14105 (8) (9) Triglicerídeos (6) % massa Anotar - 6584 (8) (9) EN 14105 (8) (9)

Metanol ou Etanol, máx. % massa 0,5 - - EN 14110 (8) Índice de Iodo (6) Anotar - - EN 14111 (8)

Estabilidade à oxidação a 110°C, mín h 6 - - EN 14112 (8)

RESOLUÇÃO ANP Nº 42, DE 24.11.2004 – DOU 9.12.2004 – RET. DOU 19.4.2005Especificação de Biodiesel B100

CARACTERÍSTICA UNIDADE LIMITE MÉTODO

RESOLUÇÃO ANP Nº 42, DE

24.11.2004

Europa EN14214

USA ASTM D6751 Metropolitano Interior

Aspecto - LII (1) NE NE 3,0 3,0 Massa específica a 20ºC kg/m3 Anotar (2) 0,86-0,9 NE 0,82-0,865 0,82-0,80

Viscosidade Cinemática a 40°C, mm2/s Anotar (3) 3,5-5,0 1,9 - 6,0 2,0-5,0 2,0-5,0 Água e sedimentos, máx. (4) % volume 0,050 NE 0,05 max 0,05 max 0,05 max

Água mg/kg NE <500 NE NE NE Contaminação Total (6) mg/kg Anotar <24 NE NE NE

Ponto de fulgor °C 100 min 101 min 130 min 38 min 38 min Teor de éster (6) % massa Anotar >96,5 NE NE NE

Destilação; 90% vol. recuperados °C 360 max (5) NE 360 max 360 max 370 maxResíduo de carbono dos 100% destilados % massa 0,10 max 0,03 max 0,05 max 0,25 max 0,25 max

Cinzas sulfatadas % massa 0,02 max 0,02 max 0,02 max 0,01 max 0,01 max

Enxofre total (6) % massa Anotar 0,01 maxS15 = 0,0015 max S500 = 0,05 max

0,05 0,20

Sódio + Potássio mg/kg 10 max 5 max 5 max NE NE Cálcio + Magnésio (6) mg/kg Anotar 5 max 5 max NE NE

Fósforo (6) mg/kg Anotar 10 max NE NE NE Fósforo % massa NE NE 0,001 max NE NE

Corrosividade ao cobre, 3h a 50°C, máx. - 1 1 1 1 1 Número de Cetano (6) - Anotar 51 min 47 min 42 min 42 min

Ponto de entupimento de filtro a frio, máx. °C -7 -5 NE -5 -5 Índice de acidez, máx. mg KOH/g 0,80 max 0,50 max 0,50 max NE NE Glicerina livre, máx. % massa 0,02 max 0,02 max 0,02 max NE NE Glicerina total, máx. % massa 0,380 max 0,250 max 0,240 max NE NE Monoglicerídeos (6). % massa Anotar <0,8 NE NE NE

Diglicerídeos (6) % massa Anotar <0,2 NE NE NE Triglicerídeos (6) % massa Anotar <0,4 NE NE NE Metanol ou Etanol % massa 0,5 max 0,2 max 0,2 max NE NE Índice de Iodo (6) Anotar 120 NE NE NE

Estabilidade à oxidação a 110°C h 6 min 6 min 3 min NE NE

DIESEL - RESOLUÇÃO ANP Nº 15, DE 17.7.2006

COMPARAÇÃO NORMAS DE BIODIESEL E DIESEL

CARACTERÍSTICA UNIDADE

ESPECIFICAÇÃO DE BIODIESEL B100

Resumo características principais§Glicerina total/livre : Indica a efetividade da reação de conversão

§Estabilidade a oxidação : Entupimento de filtros de combustível, falha prematura no sistema de injeção

§Ponto de entupimento : Temperatura na qual se cristaliza o combustível

§Índice de acidez : Alta acidez pode atacar borrachas de vedaçãoe mangueiras

§Fósforo : Fósforo pode envenenar o conversor catalítico, reduzindo a eficiência de conversão. Pode causar depósitos na cabeça do pistão, válvulas e injetores

§Potássio, Sódio : Abrasivos

§Cálcio, Magnésio : Excesso causa entupimento do particulatetrap (DPF)

§ Derivado de óleos vegetais ou gordura animal§ Estados Unidos : Soja§ Europa : Colza

§ Número de cetano maior que o diesel§ Lubricidade maior que o diesel§ Praticamente não contém enxofre§ Energia 10% menor que o diesel§ Maior viscosidade que o diesel§ Ponto de entupimento maior que o diesel

CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO BIODIESEL (B100)

qPrincipais Desafios Técnicos

§ Os maiores desafios técnicos com relação ao biodiesel são:§ Glicerina poderá causar carbonização dos bicos

injetores, entupimento do filtro de combustível e formação de sedimentos§ Resíduos da transesterificação podem causar

depósitos nos bicos injetores e/ou entupimento do filtro de combustível§ Álcool residual: compatibilidade com os elastômeros,

juntas e corrosão do sistema de injeção§ Estabilidade a oxidação

BIODIESEL

§ Os maiores desafios para utilização de misturas acima de B5 são:§ Qualidade do combustível§ Estabilidade a oxidação do combustível§ Contaminação (aumento de micróbios)§ Potencial aumento de NOx§ Eficiência do filtro de separação de água § Potencial aumento de diluição de diesel no óleo lubrificante § Ataque químico de mangueiras e vedações de borracha

nitrílica§ Possível impacto em sistemas de Pos Tratamento de gases

de escape (motores EURO 4)

BIODIESEL

QualidadeQualidade do do CombustCombustíívelvelqDiesel Oxidado

qEntupimento do filtro de combustível

q Formação de Depósitos

Depositos deOxidaçãoTeste de campo - B20

qAlta Acidez

qDepósito de verniz

q Corrosão

B20 com alta acidez: pitting nas engrenagens da bomba de engrenagens em teste de bancada

#2 Diesel

B20 de acordo com a especificação B20

Qualidade do CombustQualidade do Combustíívelvel

qAlta Acidez

q Depósito de verniz

High acid B20: Varnish deposits in bench test

#2 Diesel

B20 made with in-spec B100

Qualidade do CombustQualidade do Combustíívelvel

ImpactoImpacto emem materiaismateriais•Degradação de elastômeros (anéis de vedação de borracha natural e borracha nítrilica).

• Ataca peças de bronze, zinco, cobre, níquel, etc…

• Válvula de retorno da bomba de combustível Bosch

• Remoção da camada de zinco da válvula após 1 ano de operação em gerador Stand-by com B20 (300 horas):

B20 #2 Diesel

Impacto na diluição de combustível no óleo lubrificante do motor

§Diluição de diesel é mais acentuada em motores que utilizam pós-injeção.§Uso de biodiesel tende a acelerar o acumulo de combustível no óleo lubrificante do motor.§O acúmulo do biodiesel no óleo lubrificante pode afetar o pacote de aditivos ante desgaste.§As cinzas provenientes da queima do biodiesel são mais polares, resultando em melhor funcionamento do aditivo dispersante.

EFEITO DO BIODIESEL B20 NO DESEMPENHO DO MOTOR

DIESEL EURO2 X B20

0

50

100

150

200

250

800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400

ROTAÇÃO (RPM)

PO

TÊ

NC

IA (

hp

)

DIESEL EURO2

+/- 5%

B20

EFEITO DO BIODIESEL B20 NO DESEMPENHO DO MOTOR

DIESEL EURO2 X B20

0

100

200

300

400

500

600

700

800

800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400

ROTAÇÃO (RPM)

TOR

QU

E (

lb.ft

)

DIESEL EURO2

+/- 5%

B20

EFEITO DO BIODIESEL B20 NO CONSUMO DE COMBUSTÍVEL

DIESEL EURO2 X B20

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400

ROTAÇÃO (RPM)

CO

NS

UM

O D

E C

OM

BU

ST

ÍVE

L (

lb/h

)

DIESEL EURO2

+/- 5%

B20

EFEITO DO BIODIESEL B20 NA EMISSÃO DE POLUENTES

-20%Fumaça

-16%MP (Material Particulado)

-3.9%CO (Monóxido de Carbono)

-20%HC (Hidróxido de Carbono)

+3%NOx (Oxido de Nitrogênio)

qProjeto de Biodiesel da Cummins

§ Desde Agosto de 2001 a Cummins permite a utilização de mistura B5 para uso em aplicações automotivas e fora de estrada, desde que o biodiesel utilizado na mistura esteja em conformidade com a norma ASTM D6751 ou EN14214. B5 é a mistura de 5% de biodiesel puro e 95% de diesel derivado do petróleo.

BIODIESELPioneirismo da Cummins

Meta e Premissas da Cummins no projeto de BiodieselqMetaqColaborar com o desenvolvimento sustentável do

país, através de uma causa ambiental

qPremissasqManter o excelente indíce de qualidade e confiabilidade dos

motores Cummins que hoje operam no mercado Brasileiro com o combustível diesel, ou seja, manter o índice de satisfação de nossos clientes.

qGarantir que os motores Cummins mantenham os índices de emissão de poluentes conforme a norma vigente no Brasil.

§ O programa de certificação e aprovação da Cummins no Brasil compreende :§ Ensaios de laboratório para análise de características

físico/químicas§ Testes de performance, emissões de gases e material

particulado§ Testes de durabilidade em dinamômetro§ Testes de durabilidade em campo

BIODIESEL

§ Testes de campo no Brasil – B5

§ Cummins já concluiu testes de certificação de Biodiesel B5 (ASTM D6751 ou EN14214 ) para toda a linha de motores.

§ Testes de campo já acumularam mais de 400.000 Kmsem ocorrência de falhas.

§ Próximo passo será conduzir teste de certificação com concentrações acima de 5%.

BIODIESEL

Testes em veículos com B20

§Programa de Testes§Caminhão : 400k Km§Ônibus : 100k Km§Gerador : 500 horas§ Industrial : 500 horas

Status dos testes de certificação B20

Caminhão

Ônibus

Gerador

Industrial

50000Km

100000 Km

150000Km

200000 Km

250000 Km

300000 Km

350000 Km

400000 Km

100horas

200horas

300horas

400horas

500horas

2007

2007 2008

2008

2007 2008

2007 2008

B100 – Mamona

B100 – Girassol

B100 – Soja

B100 – Gordura Animal

B20 – Mamona

B20 – Girassol

B20 – Soja

B20 – Gordura Animal

Análise do Biodiesel

Cronograma de Certificação de Biodiesel - Brasil

q2006qB5 aprovado para toda a linha de motores CumminsqIniciados testes com B20

q2007/2008 qAcompanhamento dos testes de campo e dinamômetro com

mistura B20

qJan/2009qCertificação de toda a linha de motores Cummins com

mistura B20

RequerimentosRequerimentos BBáásicossicos

Motor Capaz

QualidadeCombustível

Equipamento/Veículo Capaz

Qualidade MisturaEntrega

SUCESSO NAAPLICAÇÃO

B100 em conformidadec/ a especificação

B5/B20Usinas Certificadasp/ ANP

Somente motoresaprovados

Somente equipamentos/veículos aprovados

Requerimento daAplicação

BIODIESEL

§Portanto o programa de desenvolvimento de biodiesel é parte integrante da estratégia de negócios da Cummins no Brasil e no mundo, pois irá fortalecer o Agronegócio, utilizar energia renovável, gerar atividades na industria e no campo, bem como reduzir as emissões (CO –Monóxido de Carbono; UHC – Hidrocarbonetos não queimados) e material particulado.

OBRIGADO

Luis Chain FarajCummins Brasil LTDAGerente de Marketing

[email protected]

Influencia do biodisel no desempenho, emissoes e durabilidad

Automotive

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