Neste conteúdo abordaremos:
- Matérias-primas
- Rotas produtivas
- Perspectivas para o futuro
O Biodiesel
O biodiesel é um biocombustível produzido a partir de gordura e óleos de origem animal ou vegetal. A produção do biodiesel é alcançada através da transesterificação ou craqueamento desse óleo. A indústria do biodiesel no Brasil possui grande relevância graças à vasta biodiversidade, recursos hídricos e larga produção de grãos, com potencial de extração do óleo vegetal. Veja na figura abaixo algumas fontes dos óleos utilizados na produção. Entretanto, essa indústria também possui suas problemáticas.
Atualmente, existem muitas políticas públicas para estimular a produção do biodiesel. Em 2008, foi sancionada uma lei para que todo diesel no território nacional tenha 2% de biodiesel. A porcentagem subiu gradativamente através dos anos e, hoje, mais de 10% do diesel é formado pelo biodiesel. Os planos são de ir aumentando cada vez mais até alcançar a autonomia do país em relação à importação do diesel.
O óleo de soja é o mais utilizado como matéria prima na indústria brasileira do biodiesel , no entanto , medidas governamentais vem tentado incentivar uma maior diversificação das oleaginosas usadas, como o óleo de mamona e o de palma, com o objetivo de promover regiões semi-áridas do Nordeste a participar desse economia, oportunizando a independência da indústria do biodiesel dos agronegócios de soja.
Problemáticas das Matérias-Primas
Socioambiental
Uma das principais vantagens do biodiesel é em relação ao meio ambiente, pois é uma fonte renovável e propicia uma redução da emissão de poluentes quando comparado com o diesel de petróleo, como o CO, óxidos de enxofre e compostos cancerígenos. No entanto, a expansão da monocultura dessas plantas oleaginosas sobre o cerrado e Amazônia gera discussões entre os ambientalistas sobre qual é a maneira mais sustentável de ampliar a produção sem destruir o meio ambiente e proteger as agriculturas familiares.
Ademais, o aumento de áreas cultiváveis para a produção de biocombustível acarreta a diminuição do cultivo de alimentos, consequentemente, diminuindo a segurança alimentar do país. Dessa maneira, é necessário um plano de crescimento responsável das áreas de cultivo para a produção do biodiesel e o aumento da eficiência, em litros de óleo/hectare da oleaginosa plantada.
Econômico
Atualmente, mais de 70% do preço final do biodiesel é o custo da matéria-prima. De maneira geral, a disputa dos óleos vegetais e grãos entre o setor alimentício e o de biocombustíveis causa alto preço dessa matéria-prima, o que desestimula os investimentos no biodiesel.
O crescimento do mercado de biodiesel está associado à escolha da matéria-prima, pois as características físico-químicas desse combustível, como a qualidade e rendimento, está diretamente ligado com a composição química do óleo utilizado.
No Brasil, a produção do biodiesel usa, predominantemente, a soja como matéria-prima. Apesar dela não ter a melhor eficiência dentre as oleaginosas, é empregada pelo seu cultivo ser amplamente conhecido e implantado em todo território brasileiro. Em consequência disso, a competição da soja como a fonte do biodiesel e como base da ração de bovinos causa flutuações no preço dessa matéria-prima, acarretando em problemas para a consolidação do mercado de biodiesel. Dessa forma, as pesquisas e tecnologias em torno da matéria-prima do biodiesel são essenciais para prosperidade dessa indústria como principal concorrente dos combustíveis não renováveis. Isso ocorre por conta da existência de benefícios socioambientais e econômicos, barateando a produção.
Problemas nas rotas produtivas na indústria do biodiesel
Após a análise da problemática da matéria prima para indústria, agora vamos trazer alguns problemas referentes à rotas produtivas específicas. Atualmente, a rota mais utilizada para produção de biodiesel em escala industrial é a de transesterificação, mas existem várias outras que são empregadas em menor grau. Além disso, a produção em menor escala com o uso de óleo de fritura tem crescido, por ser uma opção mais barata (matéria prima é um resíduo) e por apresentar um viés ainda maior de sustentabilidade, que tem crescido no mercado. Ambos métodos ocorrem de acordo com a reação esquematizada abaixo.
Leva-se em conta o álcool para a transesterificação, com ou sem óleo de fritura. Em geral, utiliza-se o metanol, por ser um álcool de baixo valor e maior polaridade, em virtude de uma cadeia carbônica menor. Tal fato faz com que sua separação do éster ocorra mais facilmente. Vale ressaltar, no entanto, que o metanol é um álcool tóxico e que requer cuidado no manuseio, em razão de apresentar alto risco de explosão. Por esses motivos, há estudos da sua substituição pelo etanol.
Transesterificação ácida e alcalina
O processo de transesterificação depende da presença de um catalisador, que pode ser ácido ou alcalino. A presença desses catalisadores melhora a solubilidade do álcool na matéria prima e sua escolha depende da mesma. Por exemplo, matérias primas com baixo índice de acidez devem ter processos catalisados com hidróxidos (alcalinos), pois eles contribuem para um menor período de conversão.
A presença de ácidos graxos livres e água no óleo afeta a transesterificação alcalina. A água reage com o triglicerídeo (matéria prima) e provoca sua hidrólise, formando ácidos graxos, como evidenciado no esquema abaixo. Esses ácidos graxos formados reagem com o catalisador alcalino (hidróxidos), por meio da reação de saponificação também indicada no esquema abaixo. Tal reação é prejudicial para a produção de biodiesel, pois, além de consumir o catalisador, ela dificulta a separação do glicerol do éster (biodiesel).
Além disso, o teor de água no óleo pode aumentar a proliferação de microorganismos e causar corrosão em equipamentos de estocagem, prejudicando o processo.
Para minimizar tais efeitos, geralmente, realiza-se um pré–tratamento da matéria prima, a fim de reduzir o teor de ácidos graxos e a umidade do óleo. Quando a matéria-prima apresenta um teor de ácidos graxos livres, de 1 a 6%, e está sem água, recomenda-se o uso da catálise alcalina junto com um excesso de catalisador. Assim, suprimos o consumo em uma possível reação de saponificação.
A transesterificação ácida é bem mais lenta do que a alcalina e requer temperaturas mais elevadas. No entanto, tem a vantagem de não depender do teor de ácidos graxos livre do óleo e nem da umidade, pois não ocorre saponificação. Existe uma metodologia – denominada catálise dupla – que combina a catálise ácida e alcalina. Ela conta com a vantagem do alto rendimento e pouca interferência do catalisador ácido com relação às impurezas do óleo e com a rapidez da conversão oriunda do catalisador alcalino.
Perspectivas Futuras
Produção de biodiesel a partir de óleo residual
A produção de biodiesel a partir de óleo residual pode ser uma alternativa, tanto para a compra de matéria prima, quanto para o destino do óleo de fritura. Muitas pessoas acabam descartando óleo de fritura de maneira errônea em ralos de pia. Esse óleo vai para esgotos, rios, solo, lagos, contaminando o meio ambiente. Se utilizarmos ele para a produção de um biocombustível, há um incentivo para o uso de combustíveis menos poluentes e uma queda na poluição por esses óleos de fritura. No entanto, leva-se em conta algumas condições para obter um biodiesel de melhor qualidade.
Primeiramente, o óleo deve passar por um processo de decantação e filtragem, a fim de eliminar possíveis impurezas. Além disso, deve-se levar em conta que o grau de deterioração desse óleo está ligado à natureza do alimento – que foi frito -, à temperatura e ao tempo que ele ficou exposto à fritura e às condições de armazenamento.
Produção de biodiesel a partir de microalgas
As microalgas são organismos unicelulares que habitam, principalmente, no mar, e possuem capacidade de acumular grandes quantidades de óleo, devido a isso, as microalgas são uma matéria-prima muito promissora para suprir a progressiva demanda do biodiesel no mundo. Atualmente, sabe-se que a eficiência das microalgas é muito superior que as atuais matérias-primas utilizadas. Visto que, a produtividade de óleo, por área de cultivo, da microalga é em torno de 100 vezes superior à obtida de qualquer oleaginosa. Além disso, para o cultivo dessa biomassa de microalgas é necessário somente de luz solar, CO2, H2O e nutrientes como o nitrogênio e fósforo, ou seja, seu cultivo ocorre independentemente da estação do ano, não necessita de alto gastos de água e não há perigos de pragas.
Outrossim, possuem outras vantagens como: menores custos para o transporte e colheita; fácil tratamento químico; não necessitam de água e terra com boa qualidade; nenhum ecossistema específico é afetado pelo seu cultivo.
De maneira geral, o biodiesel é considerado um biocombustível que entrou no mercado reduzindo a dependência do petróleo e os danos causados por combustíveis fósseis ao meio ambiente. Leva-se em conta algumas problemáticas e fatores para o biodiesel resultante ter uma qualidade adequada. No entanto, o estudo dessa fonte de energia mais sustentável é essencial em uma perspectiva futura.
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