Neste conteúdo abordaremos:
- O crescimento das fontes de energia renováveis;
- O que é o biodiesel?;
- Etapas do processo produtivo do biodiesel.
O crescimento das fontes de energia renováveis
Antes de compreendermos a produção de biodiesel, vamos abordar o crescimento das fontes de energia renováveis. Sabe-se que o uso de combustíveis fósseis, como petróleo, gás natural e carvão mineral, impacta diretamente na preservação ambiental. Além disso, essas fontes de energia não são renováveis, pois sua regeneração demanda um grande período de tempo, sendo, assim, finitas ou esgotáveis. São também altamente poluentes, assim desencadeiam grandes e, muitas vezes, irreversíveis danos ao meio-ambiente. Pode-se citar, por exemplo, a alta emissão de gases de efeito estufa e a liberação de compostos poluentes na atmosfera.
A fim de mitigar a utilização de combustíveis fósseis, a busca por fontes de energia renováveis, que são capazes de se regenerarem espontaneamente ou por meio da intervenção humana, vem recebendo cada vez mais atenção no cenário mundial, sendo fundamentais para aumentar a preservação ambiental ao promover o uso de energias mais limpas, menos poluentes e inesgotáveis.
O que é o biodiesel?
O biodiesel se insere na categoria de fonte de energia renovável, sendo um combustível biodegradável líquido. Ele é derivado de óleos vegetais extraídos de diferentes matérias-primas, como palma, mamona, soja, girassol, amendoim, algodão e canola ou de gorduras animais, sendo obtido, principalmente através do craqueamento ou transesterificação. No Brasil, a maior parte da produção é a partir do óleo de soja.
O biodiesel é um combustível composto de alquil ésteres de ácidos carboxílicos de cadeia longa (ácidos graxos), assim considera-se simples para o uso, atóxico e livre de compostos aromáticos e sulfurados. Ele pode ser usado puro ou ainda em mistura com o óleo diesel em diversas proporções. Além disso, o biodiesel é miscível e físico-quimicamente semelhante ao diesel mineral, útil em motores do ciclo diesel sem a necessidade de grandes adaptações.
Há diversas aplicações para o biodiesel. A principal é na área de transportes, como combustível em automóveis, caminhões e tratores. Além disso, também é útil para gerar calor e eletricidade.
Etapas do processo produtivo do biodiesel
O biodiesel pode ser produzido de maneiras diferentes, e com diferentes matérias primas. Os dois métodos mais utilizados são a transesterificação e o craqueamento. A reação de transesterificação é um processo mais utilizado, sendo mais viável para produções em larga escala. Já pequenos produtores preferem o craqueamento, em uma escala menor de produção.
Ambos os processos apresentam vantagens e desvantagens, e é importante ressaltar que as diferentes matérias primas que podem ser utilizadas na produção do biodiesel influenciam nas características do produto. Algumas propriedades podem variar de acordo com a matéria prima utilizada, porém, isso não influencia diretamente na qualidade do biodiesel, que depende, principalmente, da pureza.
Produção de biodiesel por transesterificação
O processo de produção de biodiesel por meio de uma reação de transesterificação consiste na mistura de um éster (triglicerídeo) e um álcool em excesso. O óleo passa por um pré tratamento para a remoção de possíveis contaminantes sólidos e água, para evitar a hidrólise. Além disso, utiliza-se um catalisador, geralmente básico pois acelera mais a reação do que um catalisador ácido. A reação forma como produtos a glicerina e um outro éster: o biodiesel.
Normalmente, a produção ocorre por meio de reatores de agitação contínua em batelada, e os produtos são separados por decantação. O biodiesel obtido passa por um processo de purificação, para remover as possíveis impurezas ainda presentes. Faz-se uma lavagem com água quente, e acidificada caso o catalisador utilizado seja básico, seguida de uma secagem para a remoção da umidade, obtendo-se assim, o biodiesel com alto grau de pureza.
Vantagens da produção por transesterificação:
Como vantagem deste método, pode-se citar o fato de que a tecnologia necessária é amplamente difundida no Brasil, além de que o biodiesel gerado é altamente puro. Uma desvantagem desse procedimento é que o outro produto, a glicerina, precisa passar por outros processos de purificação para comercializar-se, já que há contaminação dela pelo álcool.
Produção de biodiesel por craqueamento
O processo de craqueamento consiste na quebra de ligações químicas em razão das altas temperaturas, na presença ou ausência de um catalisador. A produção de biodiesel por craqueamento ou pirólise pode ocorrer por craqueamento térmico ou por craqueamento térmico-catalítico. A diferença desses dois processos é que o craqueamento térmico-catalítico envolve o uso de um catalisador, visando a diminuição da energia necessária para a pirólise e o favorecimento de alguma rota reacional. Diferentes catalisadores podem ser utilizados. Alguns podem favorecer a seletividade dos produtos da pirólise, outros apenas contribuem para a diminuição da acidez dos produtos finais.
No processo, coloca-se a matéria prima (óleos) dentro de um craqueador de aço inoxidável, submetido a altas temperaturas. Pode ser feita, antes do craqueamento, uma hidrogenação do óleo, pois isso favorece a produção de biodiesel. Durante a pirólise, rompem-se as ligações mais sensíveis dos ácidos graxos , independentemente da presença de um catalisador, fazendo com que quebrem-se as moléculas grandes em moléculas menores. Como a temperatura é elevada, têm-se vapores dessas moléculas menores, que passam por um processo de destilação fracionada em uma torre para a obtenção dos biocombustíveis. Os diferentes pontos de condensação e o sistema de fluxo e refluxo da torre são responsáveis pela recuperação dos líquidos separados.
Como este processo não envolve uma reação química específica, tem-se a formação de uma mistura composta basicamente por hidrocarbonetos na faixa do diesel do petróleo, sendo este combustível chamado de biodiesel craqueado. Na mistura, também há outros compostos, como cetonas, ácidos carboxílicos e aldeídos, porém, estes compostos são indesejáveis para a utilização do combustível em motores, pois podem levar à corrosão.
Vantagem da produção por craqueamento:
Uma vantagem desse método é que não há a formação de subprodutos, como a glicerina, formada no processo de transesterificação, e a não utilização de álcool. Porém, é um processo pouco utilizado em grandes escalas de produção, tendo em vista o menor rendimento em relação ao processo de transesterificação.
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