Propriedades do Biodiesel

As características do biodiesel pouco variam de acordo com a matéria-prima utilizada. Alguns são mais viscosos, outros são menos estáveis quimicamente, ou ainda menos resistentes ao frio. Entretanto, essas diferenças não interferem na qualidade de sua combustão, se o biocombustível for adequadamente produzido e utilizado. No Anexo D são apresentadas as especificações do biodiesel (B100) para qualquer matéria-prima utilizada no processo, segundo a ANP (2012), órgão regulador da qualidade deste produto no Brasil.

O mesmo acontece com a maioria das propriedades físicas e químicas do biodiesel obtido a partir de diversas matérias-primas e álcoois. Tais propriedades

também se aplicam entre o óleo diesel e o biodiesel, pois ambos apresentam características similares, principalmente no uso em motores ciclo diesel (KNOTHE et al., 2006).

Parente (2003) e Knothe et al. (2006) apresentam algumas propriedades físicas do biodiesel:

 Viscosidade: importante para a avaliação da potência do motor. A viscosidade do biodiesel é semelhante à do óleo diesel, portanto, não há necessidade de adaptações e/ou modificação no sistema de injeção dos motores ciclo diesel. Entretanto, a viscosidade muito alta pode causar danos ao motor, como o entupimento dos bicos injetores;

 Poder calorífico: indica a quantidade de energia contida em uma determinada massa do combustível (ex: MJ/kg). O poder calorífico do biodiesel é próximo ao do diesel, com uma pequena vantagem para o derivado de petróleo;

 Lubricidade: poder de lubrificação de uma substância. Esta característica auxilia o sistema contra possíveis desgastes causados pelas altas tensões. A perda de lubricidade acontece quando o enxofre é removido do óleo diesel a fim de reduzir as emissões atmosféricas de compostos de enxofre. A redução do enxofre acarreta a perda de lubricidade no óleo diesel, que pode ser compensada pela adição do biodiesel, que não possui esse elemento químico em sua composição;

 Glicerina livre, ligada e total: avaliam a qualidade de purificação do biodiesel. A glicerina livre é um parâmetro que monitora a quantidade de glicerol no biodiesel, impureza não removida no processo de transesterificação. A transesterificação visa transformar os triglicerídeos em éteres (biodiesel), sendo os monoglicerídeos e os diglicerídeos substâncias intermediárias do processo. A glicerina ligada é a soma dos tri, di e monoclicerídeos residuais. A glicerina total é composta pela soma das glicerinas livre e ligada.

 Ponto de fulgor: temperatura na qual o líquido se torna inflamável. É importante o controle desta propriedade por questões de segurança. No caso do biodiesel, este risco é menor uma vez que apresenta ponto de fulgor superior a 150 ºC;

 Ponto de névoa e de fluidez: ponto de névoa é a temperatura em que o líquido, por refrigeração, começa a apresentar cristais visíveis (névoa). Ao baixar ainda mais a temperatura os cristais se tornam maiores e se aglomeram, impedindo que o líquido escoe livremente. A temperatura em que esse fato acontece é conhecida como ponto de fluidez. Estas propriedades são importantes no que diz respeito ao armazenamento e utilização do combustível. No entanto no Brasil, as temperaturas não são suficientemente baixas para se preocupar com o ponto de névoa e de fluidez;

 Índice de cetano: equivalente ao índice de octano (octanagem) dos combustíveis utilizados em motores ciclo Otto (gasolina e álcool). Quanto maior o índice de cetano, melhor a qualidade de combustão no motor diesel. A faixa ideal do índice de cetano encontra-se entre 40 e 50. O índice de cetano do biodiesel é da ordem de 60, enquanto que o óleo diesel varia entre 48 e 52. Em geral, um combustível com alta octanagem possui baixo número de cetano e vice-versa.

As principais propriedades químicas do biodiesel apresentadas por Parente (2003) e Knothe et al. (2006) são:

 Teor de enxofre: o biodiesel obtido tanto por óleos vegetais quanto por gorduras animais não apresenta enxofre em sua composição, resultando em uma queima sem a emissão atmosférica de compostos de enxofre;  Estabilidade à oxidação: quando em contato com o ar o biodiesel pode

sofrer oxidação, prejudicando a qualidade do combustível, principalmente em seu armazenamento por longos períodos. Por essa razão os tanques de armazenamento devem apresentar rígidos controles não só quanto à presença de ar, como também em relação ao calor, traços de metais, antioxidantes e peróxidos;

 Poder de solvência: o biodiesel tem o poder de solubilizar grande número de substâncias orgânicas, incluindo as resinas de tintas. Por isso, ao abastecer o veículo com biodiesel, é importante verificar se o combustível não entrará em contato com a pintura do veículo.

Embora os óleos vegetais produzam um biodiesel de boa qualidade, o valor agregado a tais óleos, quando destinados à indústria alimentícia, pode por vezes desfavorecer economicamente sua destinação para a cadeia do biodiesel (FIORESE; GOMES, 2009). Neste cenário, a busca por alternativas, abre espaço principalmente para gorduras de origem animal.

As gorduras animais são geralmente classificadas como sebos, que se apresentam em estado sólido a temperatura ambiente, dada a sua composição percentual ser elevada em ácidos graxos saturados, principalmente o esteárico. A gordura de frango, contudo é uma exceção, pois devido ao baixo valor de ácido esteárico em sua composição, apresenta estado líquido a temperatura ambiente, sendo classificada como óleo de frango, devido a sua semelhança com os óleos, como de soja, por exemplo (GOMES; SOUZA; BARACCATTI, 2008).

Segundo Cunha (2008), as propriedades do biodiesel são fortemente influenciadas pelas propriedades individuais dos ésteres graxos. As gorduras animais, com exceção do óleo de frango, são ésteres preparados com ácidos graxos saturados, apresentam alto número de cetano, alta viscosidade, alto ponto de névoa e são mais passíveis de aumentar a probabilidade de entupimento dos bicos injetores dos motores, o que se dá devido ao fato do biodiesel originado de gordura animal possuir uma tendência maior a solidificação em baixas temperaturas (CUNHA, 2008).

Segundo Krause (2008), a característica que informa sobre o desempenho do combustível a baixas temperaturas é o PEFF e é considerado um dos parâmetros mais importantes de um combustível, principalmente quando submetido a baixas temperaturas. A ANP estabelece que, para biodiesel puro, a máxima temperatura aceita de entupimento de filtro é de 19°C para os estados das regiões Sul, Sudeste, Centro-Oeste e para a Bahia. Para as demais regiões do país, o valor desta propriedade deve ser fornecido ao comprador para que haja acordo livre entre ambas as partes (MILLI et al., 2011).

O biodiesel resultante da gordura bovina apresenta ponto de entupimento de filtro a frio igual a 19 ºC (CUNHA, 2008). Este fato se caracteriza como um problema, pois a especificação do biodiesel puro estabelece que a máxima temperatura aceita de entupimento de filtro é 19º para os estados das regiões Sul, Sudeste, Centro-Oeste e para a Bahia. Para as demais regiões do país, o valor

desta propriedade deve ser fornecido ao comprador para que haja acordo livre entre ambas as partes.

O biodiesel é compatível com o diesel de petróleo, podendo ser misturados em várias proporções como combustível em motores do ciclo diesel. Para a substituição, parcial ou integral, do óleo diesel pelo biodiesel, deve-se levar em considerações as variáveis econômicas, ambientais e sociais. O biodiesel apresenta algumas vantagens quando comparado ao óleo diesel por ser majoritariamente renovável; além de proporcionar menores emissões (exceção para o NOx); possuir elevado ponto de fulgor (maior segurança no manuseio) e excelente lubricidade.

5. ESTUDO DA AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA PARA A PRODUÇÃO DE BIODIESEL

Este capítulo apresenta uma revisão a cerca da utilização da metodologia de ACV para avaliação de biocombustíveis, bem como as definições do estudo de ACV para a produção de biodiesel, de acordo com as fases da execução de ACV previstas pela ABNT (2009a), considerando o objetivo e escopo do estudo, detalhamento dos sistemas de produto, as fronteiras do sistema, procedimentos de alocação e métodos de avaliação de impactos. Este capítulo também apresenta o projeto BIOACV22, desenvolvido pelo IEE/USP23 e parceiros24.

Para a elaboração do projeto BIOACV foi utilizado um software de apoio para estudos de ACV, o SIMAPRO (versão 7.3.2), que permite a realização da avaliação do ciclo de vida e quantificação dos impactos ambientais. Foi utilizada a estrutura metodológica normatizada internacionalmente pela ISO e, no Brasil, pela ABNT. Tal estrutura determina as fases e os procedimentos gerais da execução de um estudo de ACV, de acordo com as normas mundiais da série ISO 14.040, e as correspondentes nacionais da NBR ISO 14.044.

De acordo com os objetivos do BIOACV, foram analisados os sistemas de produção de biodiesel utilizando o óleo de soja e a gordura animal, a partir de duas rotas: etílica e metílica. No seu desenvolvimento buscou-se aproximar as premissas de uma realidade representativa para o país, tanto na coleta de dados primários como na utilização de dados secundários.

Assim, este capítulo apresenta também os detalhes do levantamento de dados considerados para elaboração do ICV, primeiramente para o biodiesel produzido a partir de óleo de soja via rota etílica e depois para o biodiesel produzido a partir de gordura bovina via rota metílica, obtidos a partir dos estudos de caso analisados.

A partir dessas modelagens, também são apresentadas as combinações entre as matérias-primas e as rotas tecnológicas: biodiesel produzido a partir de óleo de soja via rota metílica e biodiesel produzido a partir de gordura animal via rota etílica,

22 _{Projeto financiado pelo CNPq e desenvolvido entre 2010 e 2013.}

23 _{Equipe executora do projeto BIOACV pelo IEE/USP: Suani Teixeira Coelho (coordenadora), Renata}

Grisoli, Vanessa Pecora Garcilasso, Beatriz Acquaro Lora e Patrícia Guardabassi.

24 _{Centro de Ecologia Industrial (CIE) do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de}

Coimbra, Portugal (com a participação de Fausto Freire e Erica Castanheira) e Grupo de Prevenção de Poluição da EPUSP (GP2) (com a participação de Gil Anderi da Silva e Alex Nogueira).

considerando todas as limitações dos sistemas, objetivando a uniformização das informações a fim da avaliação comparativa entre eles.

São apresentados também os resultados obtidos para os quatro sistemas de produtos analisados e, posteriormente, são apresentados os resultados para a comparação entre eles, considerando as categorias de impacto ambiental pela metodologia selecionada.