À procura da árvore do biodiesel

(1)

À

procura da

á

rvore do biodiesel

Luiz Alberto Colnago

Mini

-

curso

sobre Biodiesel

–

UFSCAR

08/10/2007

(2)

Ø

Gases do efeito estufa

Ø

Altos pre

ç

os do petr

ó

leo

Ø

Combustí

Combust

íveis renov

veis renová

á

veis

Ø

Reciclam o gá

Reciclam o g

á

s carbônico

Motivos

via fotoss

(3)

(4)

Ø

Brasil - líder mundial

Ø

Balanço energético cana ~ 8 vezes

(5)

Óleo diesel

Ø

Transporte e máquinas agrícolas

(6)

(7)

Estrutura de um triglicerídeo

(8)

Principais Ac. Graxos

Caprílico

C8

CH3(CH2)6COOH

Cáprico

C10

CH3(CH2)8COOH

Láurico

C12

CH3(CH2)10COOH

Palmítico

C16:0

CH3(CH2)14COOH

Palmitolêico

C16:1

CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH

Esteárico

C18:0

CH3(CH2)16COOH

Olêico

C18:1

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH

Linolêico

C18:2

CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH

Linolênico C18:3

CH3(CH2)2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH

Araquídico

C20:0

CH3(CH2)18COOH

Gadolêico

C20:1

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)9COOH

(9)

Triglicer

í

deos (TG)

deos

1- Uso do óleo virgem

2- Pirólise

3- H- Bio

(10)

1- Uso direto dos óleos vegetais.

Vantagens

-

Fácil obtenção (prensagem e filtragem)

- Baixo custo de produção

- Acessível à região de difícil acesso

(produção local

)

(11)

Estrutura de um triglicerídeo

Cetano

(12)

Alta viscosidade

-

Entupimento de filtros/bicos injetores

- Depósito de carbono nos motores

- Contaminação do óleo do motor

Desvantagens (motores convencionais)

(13)

2-

Pirólise (craqueamento)

+

(14)

Craqueador

UNB

(15)

2-

Vantagens

-Produz dezenas de produtos químicos

- Além do diesel: solventes, matéria primas

(plásticos)

Pirólise

Desvantagem

(16)

H-bio

( Petrobras)

Hidrogenação total

(H

₂

)

(17)

HDT

( hidrogenação do diesel para uso em grandes cidades).

- Redução do teor de enxofre.

(18)

(19)

H- Bio

Vantagens

Similar ao diesel

Sem custo adicional de produção

(Além do H

₂

)

Desvantagens:

Refinaria

Logística

(20)

(21)

(22)

Biodiesel

Vantagens:

Ø

Logística

Ø

Incentivos governamentais

(23)

Cetano

Monoester de ácido esteárico

Moléculas do biodiesel

(24)

Biodiesel

Desvantagens:

Ø

Custo

(25)

Biodiesel do ponto de vista

do agronegócio

(26)

Cenário Biodiesel

0

20

40

60

80

100

120 2005

2010

2015

2020

2025

2030

2035

Ano

B

il

hõ

es

d

e

li

tr

os

(27)

0

5

10

15

20

25 2005

2010

2015

2020

2025

2030

2035

Ano

M

il

h

õ

e

s

d

e

h

ec

ta

res

Cenário Biodiesel

(28)

Cenário Biodiesel

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 Ano k g /ha

(29)

Gargalos?

Ø

Produtividade

(30)

Produtividade

Ø

Soja, Mamona, girassol

Ø

Até 1 Ton/ha/ano de óleo

Ø

Dendê – 5 Ton/ha/ano

Amazônia

(31)

DENDÊ

SOJA

SOJA--MAMONAMAMONA- -ALGODÃO

ALGODÃO (CARO(CAROÇÇO)O)

SOJA

SOJA--ALGODÃOALGODÃO-

-GIRASSOL

GIRASSOL--CANOLACANOLA

SOJA

SOJA--ALGODÃOALGODÃO- -GIRASSOL

GIRASSOL

BABA

BABAÇÇUU MAMONA

MAMONA--PALMAPALMA

(32)

ü

Incluindo o semi-árido nordestino.

O que fazer?

Ø

Cultivares dedicada ao biodiesel

ü

Alta produtividade >3 Ton/ha/ano

(33)

ü

Pinhão manso, macaúba, pequi, tucumã, etc

Como fazer?

Ø

Melhoramento genético

ü

Plantas comerciais para alto óleo

(34)

Bocaiuva/Macaúba

(35)

Pinhão Manso

0,5 a 5T/ha/ano

~ 35% óleo

Ácaro

branco

(36)

Como acelerar?

Ø

Teor de óleo e

Qualidade

Ø

Métodos de análise ultra-rápidos

(37)

Ressonância Magnética Nuclear (RMN)

ü

Análise in vivo:

Ø

Sementes analisadas podem ser plantadas

Ø

Quantidade e qualidade (insaturação)

ü

Métodos rápidos

Ø

RMN de alta resolução

(min.)

(38)

(39)

Quantidade de óleo

Ø

CWFP

– Continuous wave free precession

(40)

RMN convencional e CWFP

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0 H

G

F

E

D

C

B

A

SSF

P

A

m

p

li

tude

0,5s

0,3ms

(41)

V

D

d

RMN on-line

(42)

(43)

0

2

4

6

8

10

12

14

0

20

40

60

80

100

120

140 a)

C

W

FP

a

m

p

lit

u

d

e

(

au)

Time (s)

Análise de 99 sementes

(44)

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

10

20

30

40

50

60

70

80

90 CWFP amplitude (au)

O

il

m

a

s

(

g)

Correlação r

2 _=0.96

(45)

(46)

Qualidade

Parâmetros

Glicerina Livre

Triglicerídeos

Teor de água

Álcool

Viscosidade

Número de cetano

(47)

Ø

Número de cetano (100) – linolen. = 20

Ø

Mamona= Alta viscosidade (2x)

Cenário atual

Ø

Soja, girassol, algodão

(48)

6

8

10

12

14

16

18

20

22

20

40

60

80 Ácidos graxos

N

ú

m

e

ro

d

e

c

et

a

no

0

2

4

6 V

is

c

o

s

id

a

d

e

(

mm

2

/s)

Oleico

Ln

Ll

(49)

Cenário desejado

Ø

Alto teor de ácido oleico

Ø

Número de cetano = acima de 60

Ø

Mais estável

Ø

Menor viscosidade que os saturados

(50)

Composição de óleos e gorduras

Ácido Graxo (%total)

Matéria prima

18:3

Linolen.

18:3

Linolen.

Linol.

18:2

_Linol.

18:2

oleic.

18:1

oleic.

18:1

saturados

Algodão

Linhaça

Soja

Girassol

Amendoim

Dendê

Oliva

Macadamia

Canola

2

10

73

14 -

2

25

73 -

₃₂

₄₉

₁₉

6

62

22

5 -

₅₄

₁₉

₂₇

58

14

19

9

6

62

22

10 -

68

19

13

(51)

(52)

(53)

RMN 13C : soja (A) mamona (B) e virola (C).

(54)

Baixa resolução

(55)

0,0

0,5

1,0

0,0

0,5

1,0

D

C

B

A

C

P

M

G

e

c

ho

a

m

p

lit

ude

(

a

u)

Time (s)

(56)

(57)

3.6 3.8 4.0 4.2 4.4 4.6 3.6 3.8 4.0 4.2 4.4 4.6

a)

µ ( mm 2 .s -1 ) fr o m N MR µ (mm2.s-1) calculated from GC 39 42 45 48 51 54 57 42 45 48 51 54

b)

C e tane nu m be r fr o m N MR

Cetane number calculated from GC

Prestes et al, 2007,

Analytica Chimica Acta

(58)

0 .0

0 .5

1 .0

1 .5

2 .0

T e m p o (s )

(59)

Amendoim com alto oleico

Ignácio Godoy, IAC (3 x 7000 amostras)

0

10

20

30

40

50 -0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0.0

0.1

0.2

0.3 Número da semente

(60)

Colaboradores:

Prof. Mario Engelsberg - Depto de Física/UFPe

Prof. Emanuel Carrilho – IQSC/USP

Dr

a

_{Lucimara Forato - Embrapa}

Prof. Rodrigo Azeredo - Depto Química/UFF

Estudantes e Bolsistas:

Dr Lucio Barbosa; Lucineia Vizzoto; MSc André Sousa (DTI)

Dout: Rosilene Prestes; Tiago Venâncio (IQSC/USP)

MSc: Fabiana Diuk; Daniela Toma (IQSC/USP)

MSc Cátia Correa (IQSC)

(61)

Financiamentos

FAPESP

Ø

Desenvolvimento de instrumentação e aplicações de RMN

na análise de alimentos

Ø

Desenvolvimento de tecnologias ultra-rápidas de RMN para determinação

da quantidade e qualidade de óleo vegetais em sementes intactas

Ø

Avaliação on-line da qualidade de produtos agroindustriais por RMN

Ø

Novas oleaginosas como fonte de matéria prima para produção de

biodiesel

(62)