GRUPO DE DISCIPLINAS DE ECOLOGIA DA HIDROSFERA. Rita Carrapato

(1)

Rita Carrapato

(2)

` 1.Objectivo

` 2. Enquadramento ` 3. Biodiesel

` 4. Biodiesel a partir de OAU

` 5. Processos de produção de biodiesel ` 6. Metodologia

` 7. Quantificação dos OAU ` 8. Ensaios Prévios

` 9. Resultados dos ensaios prévios ` 10. Produção de biodiesel em reactor ` 11. Caracterização do biodiesel

` 12. Dimensionamento da unidade piloto ` 13. Aspectos económicos

(3)

` Estudar a viabilidade de implementação de uma unidade piloto de produção

de biodiesel no campus da FCT-UNL, utilizando como matéria-prima os

óleos alimentares usados produzidos nos diferentes estabelecimentos de restauração do campus:

- Quantificação dos OAU produzidos no campus; - Caracterização dos OAU ;

- Optimização da produção de biodiesel; - Caracterização do biodiesel;

- Dimensionamento da unidade piloto;

(4)

1. Pré-tratamento da matéria-prima

- Por catálise básica; - Por catálise ácida;

- Condições supercríticas; - Enzimática.

3. Processo de Purificação

Biodiesel: Biocombustível líquido constituído por ésteres metílicos obtidos de materiais com alto teor em glicéridos

(5)

1ª campanha – época de exames 2ª campanha – época de aulas

Logística de recolha dos OAU:

1. Inquéritos em todos os estabelecimentos

de restauração do campus;

2. Aquisição dos recipientes, distribuição e

monitorização;

3. Recolha dos recipientes, pesagem e

determinação da densidade dos OAU;

(6)

`

Caracterização dos OAU

Amostra 30L LNEG

Parâmetros analisados Matéria em suspensão Humidade Índice de acidez Índice de saponificação Índice de iodo Estabilidade à oxidação

(7)

`

Ensaios prévios –

200g OAU ; 45ºC; 100 rpm

Ensaio Catalisador (% relativamente ao óleo) _{metanol: óleo}Razão molar

I 1,2 NaOH 6:1 II 1% NaOH 6:1 III 0,8 % NaOH 6:1 IV 1% KOH 6:1 V 1% Metilato de sódio 6:1 VI 1% NaOH 5,5:1 VII 1% NaOH 5:1 Ensaio (Repetição a

55ºC) Catalisador (% relativamente ao óleo) metanol:óleoRazão molar

II 1% NaOH 6:1

(8)

`

Ensaios prévios

`

Produção de biodiesel em reactor (2L)

- Pré-tratamento dos OAU (Filtração)

- Amostragem a diferentes tempos de reacção (1h,2h,3h,4h) - Purificação (Lavagem e secagem)

(9)

Parâmetros analisados Teor de água Índice de acidez Ponto de inflamação Índice de iodo Estabilidade à oxidação Contaminação total Teor de fósforo Teor de metanol

Percentagem de ésteres metílicos

(10)

Dimensionamento da unidade piloto:

1. Definição do lay-out da unidade piloto;

2. Identificação e caracterização dos equipamentos a serem

instalados.

Aspectos económicos

1. Custos da produção de biodiesel;

2. Custos da implementação, funcionamento e manutenção; 3. Custos do diesel consumido no campus;

4. Avaliação dos proveitos da unidade piloto; 5. Balanço económico e tempo de retorno.

(11)

9Quantidade, em litros, de OAU recolhidos nas duas campanhas

Volumes totais de OAU recolhidos (L)

1ª campanha 111,50

2ª 1ª

(12)

9Estimativa de produção anual de OAU:

8 meses de aulas; 4 meses de época de exames

Estabelecimentos Estimativa de produção anual de OAU (L)

Período de férias (L) Período de aulas (L)

Bar Departamental 64,64 98,70

Bar Teresa Gato 70,04 250,22

Bar Tico-Tico 71,20 578,41 Girassol 58,13 218,97 Restaurante Campus.Come 66,69 256,96 Casa do Pessoal 71,98 319,50 Bar D. Lídia 43,31 108,90 Total 445,99 1831,66

(13)

9Resultados obtidos na caracterização dos OAU

Parâmetros Unidades Valores médios obtidos nos OAU 1ª Campanha 2ª Campanha

Matéria em suspensão

OAU sem prévia filtração % m/m 0,06 0,03 OAU com prévia filtração % m/m 0,02 0,01 OAU com prévia centrifugação % m/m 0,02 0,01 OAU com prévia peneiração % m/m 0,05 0,15

Humidade % m/m 0,06 0,08

Índice de acidez mg KOH/g 0,84 1,11 Índice de saponificação mg KOH/g 188 172

Índice de iodo g I2/100 g 94 111 Estabilidade à oxidação horas 3,02 2,74

(14)

9Percentagem de ésteres metílicos formados com as diferentes condições de transesterificação, após purificação

(15)

(16)

9Percentagem de ésteres metílicos,glicéridos e rendimento mássico obtido no ensaio realizado em reactor

Condições

reaccionais (após purificação)Ésteres % (m/m) Glicéridos % (m/m) (após purificação) Rendimento mássico (%)

1% NaOH Metanol:óleo 6:1 T= 45ºC; Tempo de reacção:4h Agitação:400 rpm OAU = 1145 g 95,5

Mono- Di-

Tri-84,4

(17)

9Resultados para os parâmetros analisados no biocombustível produzido

Parâmetros Unidade Resultado _{Valor limite}

(EN14214)

Teor de de água mg/ kg ₃₆₈_* < 500

Índice de acidez mg KOH/g 0,218 < 0,50

Ponto inflamação ºC < 70 ºC > 101 Índice de iodo g I₂/100 g 108 < 120 Estabilidade à oxidação h 4,68 > 6 Contaminação total mg/kg 4 < 24 Teor de fósforo mg/kg 3,1 < 4,0 Teor de metanol % _0,22_* < 0,20

(18)

9Balanço anual de OAU e biodiesel 9Sistema escolhido foi o BB200-CSRNA da empresa BB-Diesel

Catalisador: NaOH (1%)

(19)

9Equipamentos a ser instalados na unidade piloto de produção de biodiesel Equipamento Quantidade

Depósitos para matéria-prima 2

Unidade de produção de Biodiesel BB200-CSRNA: 1 Reactor de 300 Litros, em aço inox

Reactor de metóxido de 40 Litros, AISI 316

Coluna de lavagem de biodiesel por resinas 120L/hora Bomba do reactor de 0,75 KW/160 litros por minuto Unidades de aquecimento de 4KW

Filtro de transesterificação de 1 micron Filtro de polimento final de 1 mícron Sistema de admissão de óleo automático

Depósitos para produto finalizado 2

Bombas de transfega 2

(20)

9Balanço de custos e proveitos da implementação da unidade piloto

Custos, proveitos e tempo de retorno Custo/ Proveito

Custo de implementação da unidade piloto _{15 650 €} Custo de produção do biodiesel _{0,1131 €/litro}

Produção anual de biodiesel _{1 680 Litros/ano} Custo anual de produção de biodiesel (custo biodiesel x

produção anual biodiesel) 190,01 €/ano

Consumo anual de diesel , actualmente _{1 728 Litros/ano} Consumo anual de diesel, com unidade piloto de produção

de biodiesel (consumo anual diesel- produção anual de biodiesel) 48 Litros/ano

Custo do diesel _{1,189 €/litro}

Custo do consumo anual de diesel , com unidade piloto de

(21)

9Balanço de custos e proveitos da implementação da unidade piloto (Cont.)

Custos, proveitos e tempo de retorno Custo/ Proveito

Proveito obtido da produção e consumo de biodiesel

(custo diesel - custo biodiesel) 1,076 €/litro

Proveito obtido do consumo anual de biodiesel

(proveito obtido do consumo de biodiesel x produção anual de biodiesel) 1 607,68 €/ano Proveitos obtidos de investigação

(2 alunos/ ano) 1 879,98 €/ano

Proveitos totais 3 487,66 €/ano

Custo do funcionamento/manutenção

(limpeza das instalações) 600 €/mês

Balanço líquido anual (Proveitos anuais – custos anuais)

2 830,6 €/ano

Tempo de retorno do investimento

(22)

` Estimativa anual de produção de OAU no campus: 2278 L

` Qualidade de OAU semelhante nas duas campanhas efectuadas em

diferentes épocas do ano lectivo

` Condições optimizadas para conversão dos OAU: 1% NaOH e proporção

molar metanol:óleo de 6:1

` Na produção em reactor obteve-se uma percentagem de ésteres de 95,5%

e um rendimento mássico de 84,4%

` Dado que o objectivo de aplicação do biodiesel produzido na unidade

piloto é a sua utilização exclusiva dentro do campus da FCT-UNL, nos geradores e nos automóveis, poderá considerar-se o seu uso no formato

(23)

` Dimensionou-se a unidade piloto para uma produção mensal de 200 L

` A avaliação económica do investimento necessário para a

implementação da unidade foi considerada vantajosa, apresentando um tempo estimado de retorno do investimento de 5,5 anos

` A implementação da unidade piloto no campus da FCT-UNL tem

viabilidade, trazendo vantagens ambientais, promovendo a valorização de um resíduo e potenciando a investigação na área da produção de biodiesel

(24)

`

Professora Doutora Benilde Mendes

`

Doutora Ana Cristina Oliveira

`

Professor Doutor Nuno Lapa

`