Biodiesel
Autocarro movido por biodiesel
Modelo espacial da molécula de linoleato de metila, ou éster de metila do
ácido linoléico, um éster de metila comum produzido do óleo de soja ou canola e
metanol
Modelo espacial da molécula de estearato de etila, ou éster de etila do ácido esteárico, um éster de etila produzido do óleo de soja ou canola e etanol
Biodiesel
Biodiesel refere-se ao combustível
formado por ésteres de ácidos
graxos, ésteres alquila (metila, etila ou propila)
de ácidos
carboxílicos de cadeia longa. É um combustível renovável e biodegradável,
obtido comumente a partir da reação química de lipídios, óleos ou gorduras,
de origem animal (e.g.,sebo)
ou vegetal, com um álcool na presença de um catalisador (reação conhecida como transesterificação).
Pode ser obtido também pelos processosde craqueamento e esterificação.
O biodiesel é feito para ser usado em motores diesel
padrão e, portanto, distinto dos óleos vegetais e resíduos usado para motores a combustível diesel convertidos e substitui total ou parcialmente o óleo diesel de petróleo em motores ciclo diesel automotivos (de caminhões, tratores, camionetas, automóveis, etc) ou
estacionários (geradores de eletricidade, calor, etc). Pode ser usado puro ou
misturado ao diesel em diversas proporções. O biodiesel pode ser usado sozinho
ou misturado com o petrodiesel (combustível diesel derivado de petróleo).
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Índice
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Misturas
Amostra de biodiesel
Misturas (composições) de biodiesel e combustível
diesel convencional à base de hidrocarbonetos são os produtos mais comumente
distribuídos para uso no mercado de varejo de combustível diesel. Grande parte
do mundo usa um sistema conhecido como o "fator" B "para indicar
a quantidade de biodiesel em qualquer mistura de combustível:
·
Biodiesel a 100% é referido como B100, enquanto
·
Biodiesel a 20% é rotulado B20
·
Biodiesel a 5% é rotulado B5
Obviamente, quanto maior o percentual de biodiesel,
mais ecologicamente amigável é o combustível.3 É comum nos E.U.A. ver-se o rótulo B99.9porque um crédito de
imposto federal será concedido à primeira entidade que componha óleo diesel com
biodiesel puro. Misturas de 20 por cento de biodiesel com 80 por cento de diesel de petróleo (B20) podem geralmente ser usadas em motores diesel sem modificações. O
biodiesel pode também ser utilizado em sua forma pura (B100), mas pode exigir
modificações no motor para evitar certos problemas de manutenção e performance.
Misturas de B100 com óleo diesel pode ser obtidas por:
·
Mistura em tanques de fabricação e estocagem em ponto próximo antes da
entrega por caminhões-tanque
·
Mistura por agitação natural no caminhão-tanque (adicionando percentagens
específicas de biodiesel e diesel de petróleo)
·
Na linha de mistura, duas componentes chegam ao caminhão-tanque
simultaneamente.
·
Mistura por bombas dosadoras, em que medidas de óleo diesel e biodiesel
estão definidas para o volume total, com a bomba puxando a transferência de
dois pontos e completando a mistura na saída da bomba.
Vantagens x desvantagens
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Prós e contras na produção e no uso do biodiesel:
As vantagens do biodiesel
·
É energia
renovável. As terras cultiváveis podem produzir uma enorme variedade
de oleaginosas como fonte de matéria-prima para o biodiesel.
·
É constituído por carbono neutro, ou seja, o combustível tem origem renovável ao invés da fóssil. Desta forma, sua obtenção e queima
não contribuem para o aumento das emissões de CO2 na atmosfera, zerando assim o balanço de massa entre emissão de gases dos
veículos e absorção dos mesmos pelas plantas.
·
Apresenta excelente lubricidade, fato que vem ganhando importância com o
advento do petrodiesel de baixo teor de enxofre, cuja lubricidade é
parcialmente perdida durante o processo de produção.
·
Contribui para a geração de empregos no setor primário. Com
isso, evita o êxodo do trabalhador no campo, reduzindo o inchaço das grandes
cidades e favorecendo o ciclo da economia autossustentável essencial para a
autonomia do país.
·
Com a incidência de petróleo em poços cada vez mais profundos, muito
dinheiro esta sendo gasto na sua prospecção e extração,
o que torna cada vez mais onerosa a exploração e refino das riquezas naturais
do subsolo, havendo então a necessidade de se explorar os recursos da
superfície, abrindo assim um novo nicho de mercado, e uma nova oportunidade de
uma aposta estratégica no sector primário.
·
Nenhuma modificação nos atuais motores do tipo ciclo diesel faz-se
necessária para misturas de biodiesel com diesel de até 20%, sendo que
percentuais acima de 20% requerem avaliações mais elaboradas do desempenho do
motor.
Desvantagens na utilização do biodiesel
·
Não se sabe ao certo como o mercado irá assimilar a grande quantidade de glicerina obtida como subproduto da produção do biodiesel (entre 5 e 10% do produto
bruto). A queima parcial da glicerina gera acroleína, produto
suspeito de ser cancerígeno.
·
No Brasil e na Ásia, lavouras de soja e dendê, cujos óleos
são fontes potencialmente importantes de biodiesel, estão invadindo florestas
tropicais que são importantes bolsões debiodiversidade.
Muitas espécies poderão deixar de existir em consequência do avanço das áreas
agrícolas, entre as espécies, podemos citar o orangotango ou o rinoceronte-de-sumatra.
Embora no Brasil, muitas lavouras não serem ainda utilizadas para a produção de
biodiesel, essa preocupação deve ser considerada. Tais efeitos nocivos poderão
ser combatidos pela efetivação do zoneamento agro-ecológico proposto pelo
Governo Federal.4
·
A produção intensiva da matéria-prima de origem vegetal leva a um
esgotamento das capacidades do solo, o que pode ocasionar a destruição da fauna e flora,
aumentando portanto o risco de erradicação de espécies e o possível
aparecimento de novos parasitas, como o parasita causador da Malária.
·
O balanço
de CO2 do biodiesel não é neutro, mesmo sendo
inúmeras vezes menos emissor de CO2 que o diesel de
petróleo, se for levado em conta a energia necessária à sua produção, mesmo que
as plantas busquem o carbono à atmosfera: é preciso ter em conta a energia
necessária para a produção de adubos, para a locomoção das máquinas
agrícolas, para a irrigação, para o
armazenamento e transporte dos produtos.
·
Cogita-se a que poderá haver uma subida nos preços dos alimentos, ocasionada pelo aumento da demanda de matéria-prima para a
produção de biodiesel. Como exemplo, pode-se citar alguns fatos ocorridos em
Portugal, no início de Julho de 2007, quando o milho era vendido a 200 euros
por tonelada (152 em Julho de 2006), a cevada a 187 (contra 127), o trigo a 202
(137 em Julho de 2006) e o bagaço de soja a 234 (contra 178). O uso de algas
como fonte de matéria-prima para a produção do biodiesel poderia poupar as
terras férteis e a água doce destinadas à produção de alimentos.5
Aplicações
O biodiesel pode ser usado na forma pura (B100) ou
pode ser misturado ao diesel de petróleo em qualquer concentração, na maioria
das bombas de injecção de motores diesel. Novos extremos de alta pressão
(29.000 psi) de motores ferroviários comuns tem limites estritos de fábrica a
B5 ou B20, dependendo do fabricante. Biodiesel tem propriedades solventes diferentes do petrodiesel, e irá degradar juntas e mangueiras de borracha natural em veículos (principalmente os veículos fabricados antes de 1992),
embora estes tendam a desgastar-se, naturalmente, e provavelmente já terem sido
substituídos com o elastômero FKM, que é não
reativo para biodiesel. Biodiesel tem sido conhecido para quebrar os depósitos
de resíduos nas linhas de combustível, onde tem sido utilizada petrodiesel.6 Como resultado, filtros de combustível pode ficar entupidos com partículas se uma rápida transição para o
biodiesel puro é feita. Portanto, é recomendável mudar os filtros de
combustível em motores e geradores de calor logo após a primeira mudança para
uma mistura do biodiesel.7
Tem havido o desenvolvimento de componentes polímeros e elastômeros,
incluindo mangueiras, conexões e juntas, de formulações resistentes a diversos
biocombustíveis, incluindo biodiesel.8
São estudados e fomentados também o uso extensivo de
biodiesel em embarcações, desde barcos recreativos até como aditivo em
embarcações de grande porte.9
Distribuição
Desde a promulgação Ato da Política de Energia de
2005, o uso do biodiesel tem aumentado nos Estados Unidos.10 Na Europa, o Obrigação de Combustível
Renovável de Transporte obriga os fornecedores a
incluir 5% de combustíveis renováveis em todos os combustíveis para transportes
vendidos na UE até 2010. Para combustível diesel rodoviário, isso significa efetivamente
5% de biodiesel.
Aceitação para uso pelos fabricantes de veículos
Em 2005, a Chrysler (então parte da DaimlerChrysler)
lançou o Jeep Liberty CRD a diesel para o mercado americano, com misturas de 5%
de biodiesel, indicando pelo menos parcial aceitação do biodiesel como um
aditivo aceitável para combustível diesel.11 Em 2007, a DaimlerChrysler indicou a intenção de aumentar a cobertura da
garantia de qualidade para misturas de biodiesel a 20% se a qualidade de biocombustíveis
nos Estados Unidos puder ser padronizada.12
A partir de 2004, a cidade de Halifax, Nova Escócia decidiu actualizar o seu sistema de ônibus para permitir que a frota de
ônibus da cidade fosse ser movida inteiramente por um biodiesel baseado em óleo
de peixe. Isso fez com a cidade considerar algumas questões mecânicas iniciais,
mas depois de vários anos de aperfeiçoamentos, a frota inteira tivesse sido
convertida com sucesso.13 14
Em 2007, a McDonalds do Reino Unido anunciou que iria começar a produzir biodiesel a partir do
óleo residual de frituras, subproduto dos seus restaurantes. Este combustível
seria usado para abastecer sua frota.15
Uso ferroviário
A companhia Train Operating Company Virgin Trains britânica alegou ter o primeiro funcionamento de trem do mundo a biodiesel,
que foi convertido para rodar com 80% petrodiesel e apenas 20% de biodiesel, e afirma-se
que vai economizar 14% em emissões diretas.16
O Royal Train completou em 15 de setembro de 2007 sua primeira viagem sempre funcionando
com 100% de biodiesel fornecido pela Green Fuels Ltd. Sua Alteza Real, o
Príncipe de Gales, e o diretor da Green Fuels, James Hygate, foram os primeiros
passageiros em um trem alimentado inteiramente com combustível biodiesel. Desde
2007 o Royal Train tem operado com êxito em B100 (100% de biodiesel).17
Da mesma forma, a linha ferroviária curta estatal em Eastern Washington executou um teste de uma mistura de biodiesel a 25%/petrodiesel a 75%
durante o verão de 2008, com aquisição de combustível a partir de um produtor
de biodiesel situado ao longo da ferrovia.18 O trem será movido por biodiesel produzido, em parte, de canola cultivada em regiões agrícolas através do qual a linha circula.
Também em 2007 a Disneyland começou a fazer rodar os trens do parque em misturas de biodiesel B98 (98%
biodiesel). O programa foi interrompido em 2008 devido a problemas de
armazenamento, mas em janeiro de 2009 foi anunciado que o parque teria, então,
todos os trens rodando com biodiesel fabricado a partir de seus próprios óleos
alimentares usados, sendo uma alteração dos trens movido por biodiesel à base
de óleo de soja.19
Uso aeronáutico
Um vôo de teste foi realizado por um avião a jato tcheco completamente movido por biodiesel.20 Outros vôos recentes tem utilizado biocombustíveis, incluindo biodiesel
modificado como combustível com características
específicas para jato, com vistas a também neste setor dispor-se de
combustíveis renováveis.
Como um óleo para aquecimento
Biodiesel pode também ser usado como combustível em
caldeiras de aquecimento doméstico (calefação) e comercial, uma mistura de óleo para aquecimento e biocombustível que é padronizada e tributados de forma ligeiramente diferente do
combustível para motores diesel utilizado para o transporte. Às vezes, é
conhecido como "bioheat", sendo que este nome é uma marca
registada da National Biodiesel Board (NBB) e o National Oilheat Research
Alliance (NORA) nos E.U.A. e e Columbia Fuels, no Canadá. Biodiesel
para aquecimento está disponível em várias misturas, até 20% de biocombustível
é considerado aceitável para uso nas fornalhas existentes, sem modificações.
Antigos queimadores podem conter componentes de
borracha que seriam afetados pelas propriedades solventes do biodiesel, mas
caso contrário podem queimar biodiesel sem qualquer conversão necessária.
Cuidados devem ser tomados em primeiro lugar, no entanto, dado que resinas
residuais deixados por petrodiesel serão liberadas e podem obstruir as
tubulações de combustível e a substituição do filtro de filtragem rápida é
necessária. Outra abordagem é começar a utilizar biodiesel em mistura, e
diminuindo a proporção de petróleo ao longo do tempo pode permitir que as
resinas saiam de forma mais gradual e com menos probabilidade de causar
entupimento. Graças às suas fortes propriedades solventes, no entanto, o
queimador é limpo e geralmente se torna mais eficiente. Pesquisas técnicas
descrevem testes em laboratório e campo projetos com biodiesel puro e misturas
de biodiesel como combustível para aquecimento de caldeiras de óleo. Durante a Biodiesel Expo 2006, no Reino Unido, Andrew J. Robertson apresentou sua
pesquisa sobre biodiesel como óleo de aquecimento em artigo técnico e sugeriu
que o biodiesel B20 pode reduzir as emissões de CO2casa do Reino Unido em 1,5 milhão de toneladas por ano.21
Uma lei aprovada em Massachusetts pelo governador Deval Patrick exige que todos os aquecimentos domésticos a diesel nesse estado passem a
ser abastecidos com biocombustíveis de 2% até 01 de julho de 2010, e 5% de
biocombustíveis até 2013.22
Antecedentes históricos
A transesterificação de um óleo vegetal foi realizado primeiramente em 1853 pelos cientistas E. Duffy e J. Patrick,
muitos anos antes do primeiro motor diesel tornar-se funcional. O primeiro modelo de Rudolf Diesel, um
único cilindro de ferro de 3 m com um volante em sua base, funcionou pela primeira
vez em Augsburg, Alemanha, em 10 de
agosto de 1893, sendo abastecido com nada além de óleo de amendoim. Em memória
deste evento, algumas fontes citam o dia 10 de agosto como o "Dia
Internacional de Biodiesel".23
É freqüentemente relatado que o Diesel projetou seu
motor para funcionar com óleo de amendoim, mas este não é o caso. Diesel
afirmou em seus artigos publicados, "na Exposição de Paris em 1900 (Exposition Universelle)
que foi mostrado pela Companhia Otto um pequeno motor diesel, que, a pedido do
governo francês funcionou com óleo de amendoim arachide, e trabalhou de forma
tão suave que somente poucas pessoas tinham conhecimento disto. O motor foi
construído para uso de óleo mineral, e foi posteriormente, operado com óleo
vegetal, sem qualquer alteração a ser feita. O governo francês, no momento com
o pensamento de testar a aplicabilidade para a produção de energia do arachide, ou castanha-da-terra, que cresce em quantidades consideráveis em então
colônias africanas, e podia
ser facilmente cultivado lá." Diesel mais tarde, realizou testes
relacionados e parecia favorável à idéia.24 Em 1912 Diesel disse em discurso que "o uso de óleos vegetais para
combustíveis de motores pode parecer insignificante hoje, mas tais óleos podem
tornar-se produtos, no decorrer do tempo, tão importantes como o petróleo e o alcatrão
de hulha na atualidade."
Apesar do uso generalizado de combustível diesel
derivados de petróleo fóssil, o interesse em óleos vegetais como combustível
para motores de combustão interna foi relatado em vários países durante os anos
1920 e 1930 e, posteriormente, durante a Segunda Guerra Mundial. Bélgica, França, Itália, Reino Unido, Portugal, Alemanha, Brasil, Argentina, Japão e China foram relatados como tendo testado e utilizado óleos vegetais como
combustível para motores diesel durante este período. Alguns problemas
operacionais foram relatados devido à alta viscosidade dos óleos vegetais em
comparação ao diesel de petróleo, o que resulta em baixa atomização do combustível no
pulverizador de combustível e muitas vezes leva a depósitos e carbonização dos
injetores, câmara de combustão e válvulas. As tentativas para superar esses
problemas incluiram aquecimento do óleo vegetal, misturando-o com combustível
diesel derivado do petróleo ou etanol, apirólise e raqueamento dos óleos.
Em 32 de agosto de 1937, G. Chavanne da Universidade
de Bruxelas (Bélgica) teve concedida uma patente para um "Procedimento para a
transformação de óleos vegetais para seu uso como combustíveis" (em francês "Procédé de Transformation d’Huiles Végétales en Vue de Leur
Utilisation comme Carburants") Patente Belga 422.877. Esta patente
descrive a alcoólise (frequentemente citada como transesterificação) de óleos
vegetais usando etanol (e menciona metanol) de maneira
a separar os ácidos graxos do glicerol e substituir o glicerol com álcoois lineares de cadeia curta. Esta parece
ser a primeira citação do que é conhecido hoje como "biodiesel".25
Mais recentemente, em 1977, o cientista brasileiro Expedito Parente inventou e submeteu para
patente o primeiro processo industrial para a produção de biodiesel.26 Este processo é classificado como biodiesel pelas normas internacionais,
apresentando uma "identidade e qualidade padronizada. Nenhum outro
biocombustível proposto tem sido validade para a indústria
automobilística.". Atualmente, a empresa de Parente, Tecbio, está trabalhando com a Boeing e a NASA para certificar bioquerosene (bio-kerosene), outro produto produzido
e patenteado pelo cientista brasileiro.27
A pesquisa sobre o uso do óleo
de girassol transesterificado, e refinando-o aos
padrões de óleo diesel, foi iniciada na África do Sul em 1979. Por volta de 1983, o processo para a produção de biodiesel com
qualidade de combustível testado em motores foi completado e publicado
internacionalmente.28 Uma empresa austríaca, Gaskoks, obteve as tecnologica do grupo South African Agricultural Engineers (Engenheiros Agrícolas
Sul Africanos); a empresa construiu a primeira planta piloto de biodiesel em novembro de 1987, e a primeira planta de escala industrial
em abril de 1989 (com uma capacidade de 30 mil toneladas de sementes de colza por ano).
Ao longo da década de 1990, plantas foram abertas em
muitos países europeus, incluindo a República
Tcheca, Alemanha e Suécia.
A França lançou a produção local de biodiesel (conhecido como diéster) de óleo de semente de colza, que é misturado no combustível diesel
regular ao nível de 5%, e para o óleo diesel utilizado por algumas frotas
cativas (por exemplo, transporte
público) a um nível de 30%. A Renault, a Peugeot e outros fabricantes possuem motores de caminhões certificados para uso com
até esse nível parcial de biodiesel; estão em andamento experimentos com
biodiesel de 50%. Durante o mesmo período, os países em outras partes do mundo
também viram a produção local de biodiesel crescer: em 1998, o Austrian
Biofuels Institute identificou 21 países com projetos comerciais de biodiesel.
Biodiesel a 100% já está disponível em muitas estações de serviço normal em
toda a Europa.
Em setembro de 2005, Minnesota tornou-se o primeiro estado EUA a decidir que todo o óleo diesel vendido no estado deveria conter
parcialmente biodiesel, exigindo um teor de, pelo menos, 2%.29
Em 2008, a ASTM publicou seus novos
Padrões de Especificações de Mistura de Biodiesel (Biodiesel Blend
Specifications Standards).30
Propriedades
Biodiesel tem propriedades lubrificantes melhores e
muito mais alto número
de cetano que os atuais combustíveis diesel de mais
baixo teor de enxofre. Além do biodiesel reduzir o desgaste do sistema de
combustível,31 e em níveis baixos em sistemas de alta pressão aumenta a vida útil do
equipamento de injeção de combustível que depende do combustível para a sua
lubrificação. Dependendo do motor, isso pode incluir a bombas de injeção de
alta pressão, bomba injetoras (também chamado injetores de unidade) e injetores de combustível.
Automóveis Mercedes a diesel são populares por serem dos mais antigos a
rodar com biodiesel
O poder
calorífico do biodiesel é de cerca de 37,27 MJ/L.32 Esta é 9% inferior ao óleo diesel derivado de petróleo classificado como
Número 2. Variações na densidade de energia do biodiesel são mais dependentes
da matéria-prima utilizada no processo de produção. Ainda sim estas variações
são menores do que o petrodiesel.33 Foi alegado que biodiesel permite melhor lubrificação e uma combustão mais
completa, aumentando assim a produção de energia do motor e atua compensando a
maior densidade de energia de petrodiesel.34
Biodiesel é um líquido que varia de cor - entre
dourado e castanho escuro - dependendo da matéria-prima de produção. É imiscível com água, tem um alto ponto
de ebulição e baixa pressão
de vapor. *O ponto
de inflamação de biodiesel (> 130 °C,>
266 °F)35 é significativamente mais alto que o do diesel de petróleo (64 °C,
147 °F) ou gasolina (-45 °C, -52 °F). Biodiesel tem uma
densidade de ~0,88 g/cm³, menor do que a da água.
Biodiesel tem praticamente nenhum conteúdo de enxofre,
e é frequentemente utilizado como aditivo para óleo diesel com ultrabaixo teor
de enxofre(Ultra-Low Sulfur Diesel, ULSD) de combustível,
porque confere a este, melhores características de lubricidade, sendo apontado como uma excelente
alternativa o uso dos ésteres em adição de na taxa de 5 a 8% buscando
reconstituir essa lubricidade.36 37 Também é essencialmente isendo decompostos
aromáticos.38
Compatibilidade de materiais
·
Plásticos: polietileno de alta densidade (high density polyethylene, HDPE) é compatível, mas cloreto de polivinila (PVC) é lentamente
degradado.39 Poliestirenos são dissolvidos em contacto com o biodiesel, tanto que pesquisa-se a
dissolução de resíduos de poliestireno como forma de aumentar o rendimento
energético do biodiesel.40 41
·
Metais: o biodiesel tem um efeito sobre os materiais à base de cobre (por exemplo, bronze), e também afeta zinco, estanho, chumbo e ferro
fundido. Os aços inoxidáveis (316 e 304) e ligasde alumínio não são afetados.39
·
Borracha: Biodiesel também afeta os tipos de borrachas naturais encontrados
em alguns componentes de motores mais antigos. Estudos também descobriram que
elastômeros fluorados (FKM) curados com peróxidos e óxidos de metais alcalinos pode ser degradado quando perde biodiesel sua
estabilidade causada pela oxidação. No entanto os testes com FKM-GBL-S e FKM
GF-S apontaram serem estes elastômeros mais resistentes para lidarem com
biodiesel em todas as condições.42
Padrões técnicos
Biodiesel tem uma série de normas para a sua
qualidade, incluindo a norma europeia EN 14214 e a ASTM D6751, padrão utilizado nos E.U.A. e Canadá,
entre outras.43
Gelificação
Quando biodiesel é resfriado abaixo de um certo ponto,
algumas moléculas agregam-se e formam cristais. O combustível começa a
apresentar-se muito turvo, a medida que os cristais se tornam maiores do que um
quarto do comprimento de onda da luz visível - este é o ponto de névoa ou ponto de turbidez.44 45 A medida que o combustível continua sendo resfriado, esses cristais se
tornam ainda maiores. A menor temperatura na qual o combustível pode passar por
um filtro de 45 micron é o ponto de entupimento de filtro
a frio (cold filter plugging point , CFPP).46 A medida que o biodiesel seja ainda mais resfriado pode se gelificar e por fim, solidificar. Na Europa, existem diferenças nas exigências de
CFPP entre os países. Isto reflete-se nas normas nacionais diferentes desses
países. A temperatura na qual biodiesel puro (B100) começa a gelificar, varia
significativamente e depende da mistura de ésteres e, portanto, do óleo como
matéria-prima usado para produzir o biodiesel. Por exemplo, o biodiesel
produzido a partir de baixo ácido
erúcico de variedades de sementes de canola (RME)
começa a gelificar a aproximadamente -10 °C (14 °F). Biodiesel
produzido a partir de sebo tende a gelificar a cerca de 16 °C
(61 °F). Há uma série de aditivos comercialmente disponíveis, que irão
diminuir significativamente o ponto de fluidez e o ponto de entupimento de filtro a frio de biodiesel puro. Operação no
inverno é também possível através de mistura de biodiesel com óleos
combustíveis, incluindo combustível diesel de baixa enxofre n° 2 e diesel nº 1/querosene.47
Outra abordagem para facilitar o uso de biodiesel em
condições de clima frio é por empregar um segundo tanque de combustível para
biodiesel, além do tanque de combustível padrão para óleo diesel. O segundo
tanque de combustível pode ser isolado e uma serpentina de aquecimento usando o arrefecimento do motor que é realizado através do tanque. Os tanques de combustível podem ser
comutados quando o combustível está suficientemente quente. Um método similar
pode ser usado para operar os veículos a diesel utilizando diretamente óleo
vegetal.
Contaminação por água
Biodiesel pode conter pequenas mas problemáticas
quantidades de água. Embora não seja miscível com água, sendo hidrofóbico, é, como
o etanol, higroscópico (absorve água da umidadeatmosférico).48 49 Uma das razões pelas quais o biodiesel pode absorver a água é a
persistência de mono e diglicerídeos que sobraram de uma reação incompleta na
sua produção. Estas moléculas podem agir como um emulsificante,
permitindo que a água se misture com o biodiesel. 50 51 Além disso, pode haver água que é residual ao processamento ou resultante
decondensação no tanque de armazenamento. A presença de água é um problema porque:
·
Água reduz o calor de combustão do combustível como um todo. Isto significa mais fumaça, partida mais
difícil, menos potência.
·
Água provoca corrosão dos componentes vitais do sistema de combustível: bombas de combustível,
bombas injetoras, linhas de combustível, etc.
·
Água e micróbios causam falha nos elemento filtrantes de papel no sistema
(por apodrecimento), que por sua vez, resulta na falha prematura da bomba de
combustível devido à ingestão de partículas grandes.
·
Água congela formando cristais de gelo perto de 0 °C (32 °F).
Estes cristais fornecem locais para nucleação e aceleraram a gelificação do combustível residual.
·
A água acelera o crescimento de colônias de microorganismos, os quais podem
entupir um sistema de combustível. Usuários de biodiesel que têm tanques de
combustível aquecido, portanto, enfrentam problemas com micróbios o ano
inteiro.
·
Adicionalmente, a água pode causar corrosão nos pistões de um motor diesel.
Anteriormente, a quantidade de água contaminando o
biodiesel era sido difícil de avaliar por amostragem, uma vez que água e óleo
separam-se. No entanto, é agora possível medir o teor de água com de sensores
de água em óleo. A determinação do teor de água em biodiesel é realizada entre
outros métodos possíveis principalmente por titulação Karl Fischer segundo a norma EN ISO 12 937.52 53 A titulação Karl Fischer é predominantemente o método escolhido quando
vestígios de água livre, emulsionada ou dissolvida tem que ser determinados com
precisão em um tempo razoável. É baseada na reação estequiométrica de água com iodo e dióxido
de enxofre na presença de um álcool de cadeia curta e
uma base orgânica (uma amina). Entre os vários métodos para a
determinação da água incluem-se: a perda por secagem, a reação com hidreto
de cálcio, espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia
Raman e demedidas dielétricas.54 O método centrígugo é o descrito pela ASTM D 1796, de 1997, e presta-se
também para a determinação de sedimentos.55
A contaminação por água também é um potencial problema
quando se utiliza determinado produtos químicos catalisadores envolvidos no processo de produção, reduzindo substancialmente a eficiência
catalítica de catalisadores básicos (pH elevado) tais como hidróxido de potássio. No entanto, a metodologia de
produção super-crítica do metanol, em que o processo de transesterificação de
óleo e metanol como matéria-prima é efetuada sob a alta temperatura e pressão,
demonstrando ser pouco afetada pela presença de contaminação da água durante a
fase de produção.56 57
Disponibilidade e preços
Em alguns países, o biodiesel é mais barato que o diesel convencional
A produção de biodiesel global atingiu 3,8 a 3,9 milhões de toneladas em 2005. Aproximadamente 85%
da produção de biodiesel vem da União Europeia.58William
Thurmond; Biodiesel 2020; The
Emerging Markets - www.autofocusasia.com</ref>59
Em 2007, nos Estados Unidos, a média de preços no
varejo ("na bomba"), incluindo os impostos sobre os combustíveis federais e estaduais, de B2/B5 foram inferiores ao diesel de petróleo em
cerca de 12 centavos, e misturas B20 foram as mesmas que o petrodiesel.60 No entanto, como parte de uma mudança dramática nos preços do óleo diesel
em relação ao ano anterior, até julho de 2009, o US DOE estava reportando os
custos médios de B20 15 centavos de dólar mais alto por galão do que o diesel
de petróleo (US$ 2,69/gal contra US$ 2,54/gal).61 B99 e B100 geralmente custam mais do petrodiesel, exceto quando os governos
locais fornecem uma subvenção.
Produção
Processo de fabricação
O biodiesel é comumente produzido pela
transesterificação de óleo vegetal ou gordura animal como matéria-prima.
Existem vários métodos para realizar esta reação de transesterificação,
incluindo o processo em batelada comum, os processos supercríticos, o uso de reatores compartimentados oscilatórios,62 63 os métodos de ultra-som, e até mesmo métodos com microondas.
A reação de transesterificação
O biodiesel é comumente produzido por meio de uma reação
química denominada transesterificação. No caso
específico para a reação abaixo, os triacilglicerois de origem animal, reagem com o metanol, na presença
de um catalisador,
produzindo glicerol (subproduto) e o éster metílico de ácido graxo (biodiesel, conhecido pelo acrônico em inglês FAME - fatty acid methyl ester). A reação de transesterificação
pode ser catalisada por ácido ou base.
Metanol versus etanol
O uso de etanol
Um mito foi criado quanto à utilização de etanol no
processo de transesterição, dizendo que seu uso como reagente não é adequado ao
processo; neste ponto vale ressaltar que o emprego do álcool etílico na
produção de biodiesel depende do tipo de tecnologia utilizada; para evitar
reações de saponificação,
deve-se utilizar o álcool anidro (grau de pureza maior que 99%).
Composição química
Quimicamente, o biodiesel transesterificado compreende
uma mistura de ésteres mono-alquila de ácidos
graxos de cadeia longa. A forma mais comum
utiliza metanol (convertido para metóxido de sódio) para produzir biodiesel de ésteres metila (vulgarmente designado por éster metila de ácido graxo, em inglês Fatty Acid Methyl Ester - FAME), como é o álcool mais barato disponível, embora etanol possa ser usado para produzir ésteres etílicos (comumente referido como
éster etila de ácido graxo, Fatty Acid Ethyl Ester - FAEE), e álcoois superiores, como isopropanol ebutanol também tenham sido utilizados. Usar álcoois de alto peso molecular melhora
as propriedades fluidas a frio do éster resultante, à custa de uma reação de
transesterificação menos eficiente. Um processo de produção por transesterificação lipídica é usado para converter o óleo básico para os ésteres desejados. Quaisquer
ácidos graxos livres (em inglês free fatty acidsFFAs) no óleo básico ou são convertidos em sabão e retirados do processo,
ou eles são esterificados (rendendo mais biodiesel), utilizando um catalisador
ácido. Após essa transformação, ao contrário de óleo vegetal diretamente usado como combustível,o
biodiesel tem propriedades de combustão muito semelhantes às do óleo diesel de
petróleo, podendo substituí-lo nos usos mais correntes.
Separação dos ésteres do glicerol
Após a reação de transesterificação, os ésteres
resultantes devem ser separados da glicerol, dos
reagentes em excesso e do catalisador da reação. Isto pode ser feito em 2 passos.
Primeiro, separa-se a glicerol via decantação ou centrifugação.
Seguidamente eliminam-se os sabões, restos de catalisador e de metanol/etanol
por um processo de lavagem com água e borbulhação ou utilização de silicato de magnésio, requerendo este último uma filtragem, ou por destilação,
que dispensa o uso de produtos químicos para promover a purificação.
O glicerol como subproduto
Um subproduto do processo de transesterificação é a
produção de glicerol (glicerina). Para cada 1 tonelada de biodiesel que é fabricado, 100 kg
de glicerol são produzidos. Originalmente, havia um mercado valioso para a
glicerol, que ajudou a economia do processo como um todo. No entanto, com o
aumento da produção global de biodiesel, o preço de mercado para o glicerol
bruto (contendo 20% de água e de resíduos de catalisador), caiu. Pesquisas estão
sendo conduzida em nível global para usar esse glicerol como um componente
químico. Uma iniciativa no Reino Unido é o The Glycerol Challenge ("o desafio do glicerol").64
Normalmente, este glicerol bruto tem sido purificado,
tipicamente através de destilação a vácuo. Isto é bastante intensivo
energeticamente. O glicerol refinado (acima de 98% de pureza) pode então ser
utilizado diretamente, ou convertido em outros produtos. Os seguintes anúncios
foram feitos em 2007: uma joint venture da Ashland
Inc. e Cargill anunciou planos para fazerpropilenoglicol na Europa a partir de glicerol65 e a Dow Chemical anunciou planos semelhantes para a América do Norte.66 A Dow também planeja construir uma fábrica na China pera produzirepicloridrina de glicerol.67 Epicloridrina é uma matéria-prima para resinas epóxi.
Níveis de produção
Em 2007, a capacidade de produção de biodiesel cresceu
rapidamente, com uma taxa de crescimento média anual no período 2002-06 de mais
de 40%.68 Para o ano de 2006, o último em que os números reais de produção podem ser
obtidos, a produção de biodiesel total mundial foi de cerca de 5-6 milhões de
toneladas, com 4,9 milhões de toneladas processados na Europa (dos quais 2,7
milhões de toneladas foi da Alemanha) e a maioria do resto da E.U.A.. Em julho
de 2009, o dever foi adicionado ao biodiesel importado americano na União
Europeia, a fim de equilibrar a concorrência de países europeus, especialmente
os alemães.69 70 Em 2007, a produção só na Europa subiu para 5,7 milhões de toneladas.71 A capacidade para 2008 na Europa somou 16 milhões de toneladas. Isto é
comparável com uma demanda total de diesel na Europa e os E.U. de cerca de 490
milhões de toneladas (147 mil milhões de galões).72 A produção mundial de óleo vegetal para todos os efeitos, em 2005/06 foi de
cerca de 110 milhões de toneladas, com cerca de 34 milhões de toneladas tando
de óleo de palma como de óleo de soja.73
Influência da química dos ácidos graxos nas características do
combustível
Os ácidos graxos diferem entre si a partir de três
características:
2. o número de
insaturações;
3. presença de grupamentos
químicos.
Quanto maior a cadeia hidrocarbônica da molécula,
maior o número de cetano e a lubricidade do combustível. Porém,
maior o ponto de névoa e o ponto de entupimento. Assim, moléculas
exageradamente grandes (ésteres alquílicos do ácido
erúcico, araquidônico ou eicosanóico)
devido ao processo de pre-aquecimento tornam o combustível de uso difícil em
regiões com temperaturas baixas.
Quanto às insaturações, quanto menor o número de
insaturações (duplas ligações) nas moléculas, maior o número de cetano do combustível,
ocasionando uma melhor "qualidade à combustão". Por
outro lado, um aumento no número de cetano ocasiona também um aumento no ponto de névoa e de entupimento (maior sensibilidade aos
climas frios). Por outro lado, um elevado número de insaturações torna as moléculas menos estáveis quimicamente. Isso pode provocar inconvenientes devido a oxidações,
degradações e polimerizações do combustível (ocasionando um menor número de cetano ou formação de
resíduos sólidos), se inadequadamente armazenado ou transportado.
Desta forma, tanto os ésteres alquílicos de ácidos graxos saturados (láurico, palmítico, esteárico)
como os de poli-insaturados (linoléico, linolênico)
possuem alguns inconvenientes. De uma forma geral, um biodiesel com
predominância de ácidos graxos combinados mono-insaturados (oléico, ricinoléico)
são os que apresentam os melhores resultados.
Matérias-primas para biodiesel
Uma variedade de óleos podem ser usados para produzir
biodiesel. Estes incluem:
·
Óleo como matéria-prima virgem; óleo de soja e colza são os mais comumente usados, o óleo de soja sozinho é responsável por
cerca de noventa por cento de todos os estoques de combustível os E.U.A. Também
pode ser obtido a partir de carraspique ou agrião-do-campo e jatropha e outras culturas tais como mostarda, linho, girassol,74 óleo
de palma, coco,cânhamo75 76 77 (Ver Lista de óleos vegetais para mais informações);
·
Gorduras animais incluindo sebo, banha de porco, graxa amarela, gordura de frango,78 e os subprodutos da produção de ácidos graxos ômega-3 a partir de óleo de peixe.
·
Algas, que podem ser cultivadas utilizando-se resíduos, tais como esgotos79 e sem substituição de terras atualmente utilizadas para a produção de
alimentos.
·
Óleo de plantas halófitas tal como a Salicornia bigelovii, que podem ser
cultivadas usando água salgada nas zonas costeiras onde as culturas
convencionais não pode ser cultivadas, com rendimento igual ao rendimento de
grãos de soja e outras oleaginosas cultivadas com irrigação de água doce.81
As gorduras animais são um subproduto da produção de
carne. Apesar de não ser eficiente para a criação de animais (ou captura de
peixes) apenas pela sua gordura, como subproduto agrega valor à indústria de
produção animal (suínos, bovinos, aves). No entanto, produzir biodiesel com
gordura animal que teria sido descartada poderia substituir uma pequena
percentagem de uso de diesel de petróleo. Hoje, instalações multi-matéria-prima
de biodiesel estão produzindo biodiesel de alta qualidade incluindo gordura
animal com capacidade de até 105 milhões de galões por ano (aproximadamente 397
milhões de litros pr ano).82 Atualmente, uma usina de 5 milhões de dólares está sendo construída nos
E.U.A., com a intenção de produzir 11,4 milhões de litros (3.000.000 litros) de
biodiesel a partir de alguns dos 1 bilhão de quilogramas estimados (2,2 bilhões
de libras) de gordura de galinha83 produzidos anualmente na unidade local de produção aves de Tyson.78 Da mesma forma, algumas fábricas de biodiesel em pequena escala usam óleo
de peixe residuais como matéria-prima.84 85 Um projeto financiado pela UE (ENERFISH) sugere que,
em uma planta vietnamita para produzir biodiesel a partir de bagres (basa, também
conhecido como pangasius), com uma produção de
13 toneladas/dia de biodiesel que pode ser produzido a partir de 81 toneladas
de resíduos de peixe (por sua vez, resultantes de 130 toneladas de peixe). Este
projeto utiliza o biodiesel para abastecer uma unidade de cogeração (geração combinada de calor e força, em inglêscombined heat and power, CHP) na planta de
processamento de pescado, principalmente para a alimentação da planta de peixe
congelado..86
Quantidade de matérias primas requeridas
A produção mundial atual de óleo vegetal e gordura
animal não é suficiente para substituir o uso de combustíveis fósseis líquidos.
Além disso, existem fatores limitantes para a vasta quantidade de plantio e as consequentes fertilização, uso de pesticida, e
conversão de uso da terra que seriam necessários para produzir o óleo vegetal
adicional. O combustível diesel estimado para transporte e óleo para
aquecimento doméstico utilizado nos Estados Unidos é de cerca de 160 milhões de
toneladas (350 bilhões de libras) de acordo com o Energy Information
Administration(Administração de Informação em Energia) do Departamento de Energia dos EUA (DOE).87 Nos Estados Unidos, a produção estimada de óleo vegetal para todos os usos
é de cerca de 11 milhões de toneladas (24 bilhões de libras) e a produção
estimada de gordura animal é de 5,3 milhões de toneladas (12 bilhões de
libras).88
Se a área de terra arável de todos os E.U.A. (470
milhões de hectares, ou 1,9 milhão de quilômetros quadrados) fosse dedicada à
produção de biodiesel de soja, este proveria apenas as 160 milhões de toneladas
necessários (assumindo uma visão otimista de 98 galões estadunidenses/acre de biodiesel). Esta área
de terra, em princípio, poderia ser reduzida significativamente com algas, se
os obstáculos puderem ser superados. O DOE estima que se o
combustível de algas substituisse todo o combustível de petróleo nos Estados
Unidos, seriam necessário 15 mil milhas quadradas (38.849 quilômetros
quadrados), que é alguns milhares de quilômetros quadrados maior do
que o estado de Maryland, ou 1,3 Bélgicas,89 90 supondo-se um rendimento de 140 toneladas/hectare (15 mil galões estadunidenses/acre). Tendo em conta um rendimento mais
realista de 36 toneladas/hectare (3.834 galões estadunidenses/acre) a área
necessária é de cerca de 152 mil km quadrados, ou aproximadamente igual à do
estado da Geórgia ou a Inglaterra e País de Gales somados. As vantagens das algas é que podem ser cultivadas em terras não
aráveis, como desertos ou em ambientes marinhos, e os rendimentos em potencial
equivalente ao petróleo são muito superiores aos das plantas.
Fontes alternativas de óleos e gorduras
O biodiesel pode ser produzido a partir de qualquer
fonte de ácidos graxos, porém
nem todas as fontes de ácidos graxos viabilizam atualmente o processo a nível
industrial. Os resíduos graxos também aparecem como matéria-prima para a
produção do biodiesel. Nesse sentido, podem ser citados os óleos de frituras,
as borras de refinação, a matéria graxa dos esgotos, óleos ou gorduras vegetais
ou animais fora de especificação, ácidos graxos, etc.
O Brasil possui uma patente para a produção de biodiesel a partir da escuma de esgoto como matéria
prima.91 Foi criada na cidade do Rio de Janeiro, a primeira usina para
produção de biodiesel de esgoto.92 93
Rendimento
Eficiência de produção de matérias-primas por unidade
de área afeta a viabilidade de ultrapassagem na produção dos enormes níveis
industriais necessários para abastecer uma percentagem significativa de
veículos.
|
Colheita
|
Rendimento
|
|
|
~3,000
|
~300, 1500-3000
|
|
|
907
|
97
|
|
|
4752
|
508
|
|
|
2151
|
230
|
|
|
954
|
102
|
|
|
554-922
|
59.2-98.6
|
|
|
842
|
90
|
|
|
767
|
82
|
|
|
242
|
26
|
|
O rendimento de combustível de algas não foram ainda determinados com exatidão, mas DOE tem relatado como sendo
a produção de algas 30 vezes mais rentável em energia por hectare do que as
culturas da terra como a soja.96 Rendimentos de 36 toneladas/hectare são considerados práticas por Ami
Ben-Amotz, do Instituto de Oceanografia de Haifa, que possui agricultura de algas em
escala comercial há mais de 20 anos.97
As plantas do gênero jatropha (que inclui a mamona, Ricinus communis e o pinhão-manso, Jatropha curcas) tem sido citadas como uma fonte de alto rendimento de biodiesel, mas os
rendimentos são altamente dependentes das condições climáticas e de solos. As
estimativas no final colocam o baixo rendimento em cerca de 200 gal EUA/acre
(1,5-2 toneladas por hectare) por safra, que tem sido alcançados em climas mais
favoráveis de duas ou mais colheitas por ano.98 São cultivadas nas Filipinas, em Mali e na Índia, são
resistentes à seca, e pode dividir espaço com outras culturas
comerciais, tais como café, açúcar, frutas e legumes.99 São adequadas para as terras semi-áridas e podem contribuir para
desacelerar a desertificação,
de acordo com seus defensores.100
Argumentos de eficiência e economia
Segundo um estudo realizado pelos Drs. Van Dyne e
Raymer para o Tennessee Valley Authority, uma fazenda média nos
E.U.A. consome combustível a uma taxa de 82 litros por hectare (8,75 gal
EUA/hectare) de terra para produzir uma cultura. Todavia, as culturas médias de
produção de óleo de colza, a uma taxa média de 1.029 L/ha (110 gal EUA/acre), e
os campos de colza com elevado rendimento produzem cerca de 1.356 L/ha (145 gal
EUA/acre). A razão entre entrada e saída nesses casos é de aproximadamente
1:12,5 e 1:16,5. A fotossíntese é conhecida por ter um taxa de eficiência de cerca de 3-6% da radiação solar total101 e se toda a massa de uma cultura é utilizada para produção de energia, a
eficiência global da cadeia é actualmente cerca de 1%.102 Embora isso possa ser comparado desfavoravelmente a células
solares combinadas com um trem de acionamento
elétrico, o biodiesel é menos oneroso para implantar (células solares custam
aproximadamente US$ 1.000 por metro quadrado) e transportes (veículos elétricos
requerem baterias que atualmente têm um muito menor densidade
de energia que combustíveis líquidos).
No entanto, estas estatísticas por si só não são suficientes
para demonstrar se essa alteração faz sentido econômico. Outros fatores devem
ser levados em consideração, tais como: o equivalente de combustível da energia
necessária para o processamento, a produção de combustível a partir de óleo
cru, o retorno para o cultivo de alimentos, se o biodiesel terá efeito sobre os
preços dos alimentos e do custo relativo do biodiesel versus petrodiesel.
O debate sobre o balanço
energético de biodiesel está em curso. A transição
total para os biocombustíveis poderá exigir intervalos imensos de terra, se as
culturas alimentares tradicionais são utilizadas (embora culturas não alimentares possam ser utilizadas). O problema seria especialmente grave para os países
com grandes economias, dadas as escalas de consumo de energia com a produção
econômica.103
Se forem usadas somente plantas alimentares
tradicionais, a maioria das nações não têm terras agrícolas suficientes para
produzir biocombustíveis para os seus veículos. Nações com economias menores
(consumo de energia, portanto, menor) e mais terra arável podem estar em
situação melhor, apesar de muitas regiões não poderem se dar ao luxo de desviar
a terra da produção de alimentos.
Para países do dito "Terceiro Mundo",
ou mais adequadamente, países
subdesenvolvidos, as fontes de biodiesel que usam terras marginais
poderiam fazer mais sentido; por exemplo, óleo honge, de amêndoas de Millettia pinnata crescidas ao longo das estradas ou jatropha crescido ao longo das linhas ferroviárias..104
Nas regiões tropicais, como a Malásia e a Indonésia, óleo de
palma está obtido a partir do plantio de palmeiras (Arecaceae) em um ritmo rápido para suprir a crescente demanda de
biodiesel na Europa e outros mercados. Estimou-se na Alemanha que o biodiesel
de óleo de palma tem menos de um terço dos custos de produção de biodiesel de
colza.105 Deve-se ter em conta sempre que a fonte direta do conteúdo energético do
biodiesel é a energia solar captada pelas plantas durante a fotossíntese,
e isto conduz a um possível balanço energético positivo de biodiesel.106 107108 109
Quando a palha é deixada no campo, a produção de
biodiesel foi fortemente positiva em energia, gerando biodiesel 1 GJ para cada 0,561 GJ de
entrada de energia (uma razão rendimento/custo de 1,78).
Quando a palha foi queimada como combustível e
oleaginosas foram utilizadas como fertilizante, o rendimento/custo para a
produção de biodiesel foi ainda melhor (3,71). Em outras palavras, para cada
unidade de energia utilizada para produzir biodiesel, a produção foi de 3,71
unidades (diferença de 2,71 unidades seria de energia solar).
Segurança energética
Um dos principais impulsionadores para a adoção do
biodiesel é a segurança energética. Isto significa que a dependência
de uma nação em relação ao petróleo é reduzida e substituída com o uso de
fontes disponíveis localmente, tais como carvão, gás ou de fontes renováveis.
Assim, um país pode se beneficiar da adoção de biocombustíveis, sem uma redução
das emissões de gases com efeito de estufa. Embora o balanço energético total é
debatido, é claro que a dependência do petróleo é reduzida. Um exemplo é a
energia utilizada para fabricar fertilizantes, a qual poderia vir de uma
variedade de outras fontes de petróleo. O Laboratório Nacional de Energia
Renovável dos EUA (National
Renewable Energy Laboratory, NREL) afirma que a segurança energética é a
"força motriz número um" por trás do programa de biocombustíveis dos
EUA,110 e a publicação "Energy Security for the 21st Century"
("Segurança Energética para o Século 21") da Casa Branca deixa claro que a segurança energética é uma das principais razões para a
promoção do biodiesel.111 O presidente da Comissão Europeia, José Manuel Durão Barroso, falando em
uma conferência recente sobre biocombustíveis da UE, salientou que os
biocombustíveis corretamente geridos têm potencial para reforçar a segurança na
UE de abastecimento através da diversificação das fontes de energia.112
Impactos ambientais
O aumento do interesse no biodiesel destacou uma série
de efeitos ambientais associados ao seu uso. Estes incluem a redução em potencial das emissões de gases de efeito estufa,113desmatamento, poluição e taxa de biodegradação.
De acordo com a análise Renewable Fuel Standards
Program Regulatory Impact Analysis (Análise de Impacto e
Programa Regulatório de Padrões para Combustível Renovável), da Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA, Environmental Protection Agency), apresentada em fevereiro
de 2010, o biodiesel de óleo de soja apresenta resultados, em média, de uma
redução de 57% das emissões de gases com efeito de estufa em comparação com o
diesel fóssil e biodiesel produzido a partir de resultados de resíduos de
gordura uma redução de 86%. Ver o capítulo 2.6 do relatório da EPA para
informações mais detalhadas.114
Alimento, terra e água vs.
combustível
Em alguns países pobres, o aumento do preço do óleo
vegetal está causando problemas.115 116 Alguns propõem que o combustível só pode ser feito a partir de óleos vegetais
não-comestíveis, como camelina, jatropha ou malva da praia117 que podem prosperar em terras agrícolas marginais, onde muitas árvores e
plantas não crescem, ou produzirian apenas baixos rendimentos.
Outros argumentam que o problema é mais fundamental.
Os agricultores podem passar de produção de culturas alimentares para a
produção de plantas para biocombustíveis para ganhar mais dinheiro, mesmo se a novas
culturas não forem comestíveis.118 119 A lei da oferta e da procura prevê que se os agricultores estão produzindo menos alimentos os preços dos
alimentos vão subir. Pode demorar algum tempo, como os agricultores podem tomar
algum tempo para mudar as coisas que eles estão cultivando, mas a demanda
crescente de biocombustíveis de primeira
geração é provável que resulte em aumentos de
preços para muitos tipos de alimentos. Alguns têm apontado que há agricultores
pobres e os países pobres que estão fazendo mais dinheiro por causa do aumento
do preço do óleo vegetal.120
Além do aumento dos preços, a promoção de monoculturas industriais de oleaginosas para a produção de biodiesel está diretamente vinculada à problemática do
assim chamado land grabbing nos países em vias de desenvolvimento. Isto significa a
venda de terra tradicionalmente trabalhada a investidores privados e
maioritariamente estrangeiros, ameaçando a base de vida dos pequenos lavradores
e implicando não raramente expulsões de povos indígenas e violações de direitos humanos.121
Biodiesel a partir de algas marinhas não
necessariamente deslocará áreas de terras secas usadas atualmente para a
produção de alimentos e novos empregos na aquacultura empregos poderiam ser criados.
Pesquisa atual
Há pesquisas em andamento na busca de culturas mais
adequadas e melhorar o rendimento de óleo. Usando o rendimento atual, vastas
quantidades de terra e água fresca seriam necessários para produzir o óleo
suficiente para substituir completamente o uso de combustíveis fósseis. Seria
necessário o dobro da área da terra os E.U. ser dedicada à produção de soja, ou
de dois terços para ser dedicada à produção de colza, para atender aquecimento
E.U. atual e as necessidades de transporte.122 123
Variedades de mostarda especialmente criadas podem
produzir produtividade de óleo razoavelmente alta e são muito úteis na rotação
de culturas com cereais, e tem a vantagem adicional de
que a farinha de sobra depois que o óleo foi extraído por pressão pode atuar
como um eficaz e biodegradável pesticida.124
O NFESC, com a Biodiesel Industries, Inc, baseada em Santa Barbara, está trabalhando para
desenvolver tecnologias para o biodiesel para a marinha e forças armadas dos
EUA, um dos maiores usuários de combustível diesel do mundo.125
Um grupo de pesquisadores espanhóis trabalhando para
uma empresa chamada Ecofasa anunciaram um novo
biocombustível feito a partir do lixo. O combustível é produzido a partir de
resíduos urbanos em geral, que é tratado por bactérias produzindo ácidos
graxos, que pode ser usado para fazer biodiesel.126
Biodiesel de algas
De 1978 a 1996, o National Renewable Energy Laboratory dos EUA experimentaram o uso de algas como fonte de biodiesel no Aquatic Species Program (Programa de Espécies Aquáticas).110Um artigo
publicado por Michael Briggs, no Grupo de Biodiesel da Universidade de New Hampshire,
ofereceu estimativas realistas para a substituição de todos os combustíveis veiculares por biodiesel,
utilizando algas que tem um teor de óleo natural superior a 50%, o que Briggs
sugeriu poderem ser cultivadas em tanques de algas nas plantas de tratamento de águas residuais.90Esta alga
rica em óleo pode ser extraída do sistema e transformada em biodiesel, com o
restante após secagem sofrendo reprocessamento para criar etanol.
A produção de algas para obter-se óleo para biodiesel
ainda não foi realizado em escala comercial, mas estudos de viabilidade foram realizados para chegar à estimativa de rendimento acima. Além de seu elevado
rendimento projetado, alquacultura - ao contrário cultura baseada em biocombustíveis - não implica numa diminuição na produção de alimentos, uma vez que não exige
nemterra arável nem massas de água doce. Muitas
empresas estão buscando algas biorreatores para vários fins, incluindo a expansão da produção de biodiesel a nível
comercial.127 128
Um estudo realizado pelo CENA (Centro de Energia
Nuclear na Agricultura) da USP,
investiga o uso de cianobactérias (algas azuis) como matéria-prima para a produção de biodiesel.129
Fungos
Um grupo na Academia Russa de Ciências em Moscou publicou um artigo em setembro de 2008, afirmando que eles tinham isolado
grandes quantidades de lipídios em fungo unicelular e transformado-os em
biodiesel de forma economicamente eficiente. Mais pesquisas sobre esta espécie
de fungos; C. japonica e outros, são prováveis que apareçam no futuro próximo.130
A recente descoberta de uma variante do fungo Gliocladium
roseum aponta para a produção dos chamados micodiesel a partir da celulose. Este
organismo foi recentemente descoberto nas florestas tropicais do norte da Patagônia e tem a capacidade única de transformar a celulose em hidrocarbonetos de comprimento médio tipicamente encontrados no combustível diesel.131
Biodiesel a partir de borra de café usado
Pesquisadores da Universidade de Nevada, Reno,
tem produzido com sucesso biodiesel a partir de óleo de pó de café usado. Sua
análise dos fundamentos utilizados apresentaram 10% a 15% o teor de óleo (em
peso), uma vez que o óleo seja extraído, que tenha sofrido transformação em biodiesel
convencional. Estima-se que o biodiesel poderia ser produzido finalmente a
cerca de um dólar por galão estadunidense. Além disso, foi relatado que "a
técnica não é difícil" e que "há muito café em torno do qual várias
centenas de milhões de litros de biodiesel poderiam potencialmente ser feitos
anualmente." No entanto, mesmo se todos os grãos de café no mundo foram
utilizados para fazer o combustível, a quantidade produzida seria inferior a 1
por cento do diesel utilizado nos Estados Unidos anualmente. "Ele não vai
resolver o problema energético mundial", disse o Dr. Misra sobre seu
trabalho.132
Programa biodiesel no Brasil
O Programa Biodiesel é um projeto do governo brasileiro que tem como missão, promover a curto
prazo, a fusão dos recursos renováveis (combustível vegetal) com os esgotáveis
(petróleo), subentendendo-se que somente as refinarias autorizadas pela Agência Nacional do Petróleo (ANP) do Brasil poderão proceder a mistura dos esgotáveis com os renováveis
e a consequente comercialização através de conveniados.
Importância estratégica do biodiesel no Brasil
A produção do biodiesel pode cooperar com o
desenvolvimento econômico de diversas regiões do Brasil, uma vez que é possível
explorar a melhor alternativa de matéria-prima, no caso fontes de óleos
vegetais tais como óleo de amendoim,133 soja, mamona, dendê, girassol, algodão etc., dependendo da região.
Entre todas as culturas, a soja constitui como a
principal fonte de biodiesel.134
O consumo do biodiesel e de suas misturas BX podem
ajudar um país a diminuir sua dependência do petróleo (a chamada "petrodependência"), contribuir para a
redução da poluição
atmosférica, uma vez que o biodiesel não contém enxofre em sua
composição, além de gerar alternativas de empregos em áreas geográficas menos
propícias para outras atividades econômicas, promovendo assim, a inclusão
social.
Foi antecipada em três anos a mistura de 5% de
biodiesel ao óleo diesel no Brasil. O chamado B5, que entraria em vigor apenas
em 2013, passou a ser instituído em janeiro de 2010135 .
Projeto piloto
Cidades como Curitiba, capital do
Estado do Paraná, Brasil, possuem
frota de ônibus para transporte coletivo movida a biodiesel. Esta ação reduziu substancialmente
a poluição ambiental, aumentando, portanto, a qualidade do ar e, por
consequência, a qualidade de vida num universo populacional de três milhões de
habitantes. A partir de agosto de 2009, ônibus especialmente adaptados para
usar biodiesel B100 entrarão em circulação na capital paranaense.
Outros projetos
O Rio de Janeiro também possui parte de sua frota
automotiva coletiva movida pelo Biodiesel. Acredita-se que até 2010 mais de 500
cidades estarão com o biodiesel em suas bombas.
A Vale usou o biodiesel B20 em suas locomotivas em 2007, a partir de um acordo pontual realizado entre
a empresa e a Petrobras. Antecipando-se
à regulamentação (que prevê o uso do B5 em 2013 e do B20 em 2020), a Vale usará
em 2014 o B20 para alimentar toda a frota de 216 locomotivas do Sistema Norte,
bem como máquinas e equipamentos de grande porte das minas de Carajás.
Estima-se que a produção anual de óleo seja de 500 mil toneladas. Este volume
de biodiesel corresponde à redução de cerca de 12 milhões de toneladas de CO2
equivalente na atmosfera durante a duração do projeto, em relação às emissões
do diesel comum, desconsideradas as emissões relativas à cadeia produtiva do
biodiesel. Esse quantitativo corresponde à emissão de mais de 200 mil carros
circulando no mesmo período.
Aspectos econômicos do biodiesel no Brasil
Em 2002, a demanda total de diesel no Brasil foi de
39,2 milhões de metros cúbicos, dos quais 76% foram consumidos em transportes.
O país importou 16,3% dessa demanda, o equivalente a US$ 1,2 bilhão. Como
exemplo, a utilização de biodiesel a 5% no país, demandaria, portanto, um total
de dois milhões de metros cúbicos de biodiesel.
Em outubro de 2009, a expectativa era de que o B5
aumentasse a produção de biodiesel para 2,4 bilhões de litros em 2010,
fortalecendo a posição do Brasil na liderança mundial de energias renováveis em
escala comercial.
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