CONSUMO ENERGÉTICO DA SP-BIO

A Tabela 7.36 apresenta os resultados dos cálculos da entalpia de formação, massa molecular e fórmula molecular do óleo de soja, óleo de fritura, biodiesel.

Tabela 7.36 - Resultados das propriedades para as matérias primas e biodiesel.

Substância Entalpia de formação [kJ/kg] Massa Molecular [kmol/kg]

Fórmula Molecular Porcentagem mássica de cada elemento Óleo de Soja -2231,4321 827,90 77,79%C, 11,47%H e 10,99%O Óleo de Fritura -3866,4616 864,62 77,76%C,11,78%H e 11,21%O Biodiesel -749,5417 292,30 76,77%C,12%H,11,2%O e 0,03%S

Com estes resultados e segundo a metodologia descrita no Capítulo 6, a Tabela 7.37 apresenta o valor da demanda térmica para o glicerol coletado na planta SP-BIO. É importante ressaltar que o único valor que varia nesse cálculo é a entalpia de formação, pois esta varia com o PCI e como mencionado para este estudo estilizou-se o PCI obtido experimentalmente.

Tabela 7.37 - Resultados da demanda térmica no reator.

Combustível Entalpia de Formação

[kJ/kg] Demanda Térmica [kW]

Glicerol Bruto2 -12501,85 804426

2

Estudo de caso – SP-BIO.

A demanda térmica do reator da planta foi calculada apenas para utilizar o glicerol bruto da SP-BIO, pois o objetivo do trabalho é constatar se este é capaz de substituir os combustíveis utilizados na caldeira. Não se realizou o cálculo para o glicerol neutralizado, pois haveria que ter um investimento para a retirada dos sais e inviabilizaria economicamente a utilização do glicerol como combustível alternativo.

168

Os resultados do consumo de vapor e potência térmica dos gliceróis, segundo a Eq.6.8, são apresentados nas Figuras 7.36 e 7.37.

Figura.7.36 - Resultado da Vazão mássica e Potência Térmica do glicerol em relação a eficiência da caldeira para o glicerol bruto reportado por Maturana (2011).

Figura 7.37 - Resultado da Vazão Mássica e Potência Térmica do glicerol em relação a eficiência da caldeira para o glicerol bruto (SP-BIO)

169

O reator de transterificação trabalha a uma temperatura relativamente baixa de 60oC, por isso o PCI baixo do glicerol bruto, a potência térmica, supre essa demanda térmica do reator, porém a caldeira produz um volume de vapor maior que quando utiliza-se combustíveis fósseis.

Com estes resultados pode perceber que a eficiência da caldeira e o valor do PCI do combustível são dois valores de suma importância para determinar se a substituição dos combustíveis tradicionais utilizados na caldeira é possível.

170

Capítulo 8

CONCLUSÕES

As propriedades físico-químicas dos gliceróis são diferentes devido ao modo de obtenção, mas para a mesma forma de obtenção, no caso a transterificação, que é o processo mais utilizado na produção do biodiesel essas propriedades também variam, devido ao catalisador, a matéria prima e o processo de produção, tais como: quanto aos lavadores; secadores e o controle que cada planta possui na produção do biodiesel. Durante o estudo verificou-se também algumas discordâncias quanto às porcentagens em massa de cada elemento químico e o PCS dos gliceróis reportados por Bohon, (2011), Steinmetz (2013).

Com a análise imediata (TGA) realizada pode-se obter a quantidade de materiais voláteis (91,11% da massa do glicerol bruto) que é de suma importância para a queima de um combustível, assim como a quantidade de umidade (6,67%) também. Ambas as propriedades possibilitaram a verificação do ótimo aproveitamento térmico na queima do glicerol.

Com os testes realizados também se verificou que este glicerol bruto da SP-BIO possui um elevado PCS comparado com outros gliceróis, no valor de 24,4 MJ/kg e um PCI de 19,52 MJ/kg. Por outro lado, também se verificou um baixo teor de catalisador no glicerol o qual é um ponto positivo, pois altas quantidades de sais minerais diminuem a vida útil dos equipamentos de queima, mesmo assim seriam necessários processos para remover a maior quantidade possível desses sais minerais além do sabão.

Quanto à análise do infravermelho (IR-ATR) a sua relevância é saber quais funções químicas cada tipo de glicerol possui, para saber quais funções são responsáveis por cada propriedade físico-química. Tal como a função hidroxila (OH) que está presente no glicerol bruto, neutralizado e na glicerina pura que é responsável pela alta viscosidade. Nos testes de viscosidade dinâmica realizada a 50oC, o glicerol bruto apresentou um valor de 1,146 N.s/m2(Pa.s) e da glicerina pura o valor de 0,199 N.s/m2(Pa.s) um valor mais baixo que a do glicerol bruto mas ainda um valor muito alto comparado com o biodiesel e o diesel, que

171

possui um valor de 0,0045 N.s/m2 (Pa.s) e 0,0025 N.s/m2 (Pa.s) respectivamente (SANTOS,2008).

Na empresa SP-BIO constatou-se que o processo poderia ser melhorado, pois se encontrou elevada concentração de óleo não reagido no glicerol, assim a planta pode estar tendo prejuízo por não produzir mais biodiesel, devido à diminuição da eficiência na conversão do triglicerídeo. Nas análises físico-químicas também se constatou que o óleo de soja utilizado é muito ácido e assim gerando muito sabão, também é um problema, pois reduz a qualidade do biodiesel produzido.

A demanda térmica no reator utilizando o glicerol bruto da SP-BIO é de 0,804 MW e a potência térmica do glicerol bruto reportado por Maturana (2011) é de 3,134 MW e do glicerol bruto da SP-BIO é de 2,995 MW, ambos com rendimento da caldeira de 85% supriria esta demanda térmica do reator. Com rendimentos menores também supriria, por exemplo, com 50% de rendimento na caldeira a potência térmica do glicerol bruto reportado por Maturana, (2011) é de 1,843 MW e do glicerol bruto SP-BIO de 1,762 MW. Com estes resultados comprovou-se que o glicerol bruto tem capacidade para suprir a demanda térmica desta planta de médio porte de produção de biodiesel.

O glicerol neste caso atendeu a demanda térmica do reator, pois este trabalha a uma temperatura relativamente baixa de 60oC, com um valor relativamente baixo de PCS o glicerol conseguiu viabilizar esta substituição, pois se a planta trabalhasse a uma temperatura maior provavelmente a substituição total do combustível fóssil não seria possível.

O consumo de vapor da caldeira utilizando os combustíveis tradicionais é de 10 ton./hora e como apresentado nos resultados o glicerol bruto, sendo utilizado como combustível na caldeira atenderia a demanda térmica. Pois o glicerol bruto reportado por Maturana, (2011) produz em média 330 ton./h de vapor assim atendendo o consumo de vapor pela caldeira (com  = 85%) e com rendimentos menores também, por exemplo, até 50%.

Para o glicerol bruto (SP-BIO) obteve-se um resultado satisfatório também, pois a produção de vapor foi de 308 ton./hora com  = 85% e de 183 ton./hora com  = 50%.

As taxas de emissões de CO2 e SO2 para o glicerol bruto da SP-BIO não são tão elevadas, 0,00012 kg/kJ e 81,96 g/MJ, respectivamente, comparando com as taxas de outros

172

gliceróis estudados e por ser de origem renovável emite menos que outros combustíveis fósseis, como exemplo, o diesel (CH1,81), com um PCI de 42111 kJ/kg e utilizando a mesma metodologia o são maiores que do glicerol bruto. Assim além de ter menos emissões de GEE na produção do biodiesel.

A utilização do biodiesel em motores injetados por compressão (diesel) além de precisar de modificações em sua estrutura, o preço que o consumidor paga no biodiesel é muito maior que o do diesel, a média de preço do biodiesel no ano de 2013 foi de 2,17 R$/litro em quanto do diesel comum foi de 1,59R$/litro e o S10 com um teor menor de enxofre foi de 1,68R$/litro (ANP, 2013) e estes valores prejudicam uma maior utilização do biodiesel. Portanto a utilização de um resíduo, o glicerol bruto, capaz de suprir a demanda térmica de uma planta de produção de biodiesel aparenta uma solução tanto no âmbito ambiental, quanto as emissões, quanto a retirada e uso de um passivo ambiental, o glicerol.

Neste sentido se estaria reduzindo os GEE na produção do biodiesel e a troca de combustível fóssil por este também diminuiria os GEE nos veículos automotivos, que são maiores responsáveis pela poluição em grandes centros.

Agregar valor à resíduos e torná-los combustíveis alternativos é uma tendência e uma preocupação mundial, tendo em vista que todos os processos industriais geram resíduos que na maior parte são passivos ambientais. No caso do glicerol com este estudo constatou-se que é possível a substituição dos combustíveis fósseis utilizados no gerador de vapor pelo glicerol bruto.