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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS UFAM INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ICET QUÍMICA INDUSTRIAL

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS – UFAM INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA – ICET

QUÍMICA INDUSTRIAL

OLEAGINOSAS AMAZÔNICAS USADAS NA PRODUÇÃO DE BIODIESEL

DIANA DA COSTA AGUIAR

ITACOATIARA – AM 2021

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS – UFAM INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA – ICET

QUÍMICA INDUSTRIAL

OLEAGINOSAS AMAZÔNICAS USADAS NA PRODUÇÃO DE BIODIESEL

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Federal do Amazonas, como requisito parcial para obtenção do título de Bacharela em Química Industrial.

Orientadora: Profa. Dra. Margarida Carmo Souza

ITACOATIARA – AM 2021

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Ficha Catalográfica

A282o Oleaginosas Amazônicas Usadas na Produção de Biodiesel / Diana da Costa Aguiar . 2021

29 f.: il. color; 31 cm.

Orientadora: Margarida Carmo de Souza

TCC de Graduação (Química Industrial) - Universidade Federal do Amazonas.

1. Babaçu. 2. Dendê. 3. Inajá. 4. Tucumã. I. Souza, Margarida Carmo de. II. Universidade Federal do Amazonas III. Título

Ficha catalográfica elaborada automaticamente de acordo com os dados fornecidos pelo(a) autor(a).

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Sumário

1. INTRODUÇÃO ... 6

2. METODOLOGIA ... 7

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO... 7

3.1 Oleaginosas nativas da Amazônia ... 7

3.1.1 Babaçu (Orbygnia pharlerata) ... 8

3.1.2 Dendê (Elaeis Guineensis L.) ... 11

3.1.3 Inajá (Maximiliana maripa) ... 12

3.1.4 Tucumã (Astrocaryum aculeatum)... 14

3.2 Biodiesel ... 16

3.3 Processo de Produção do Biodiesel ... 19

3.4 Influência da Composição química de oleaginosas amazônicas para o uso na produção de biodiesel ... 22

3.6 Vantagens e Desvantagens do Uso do Biodiesel ... 23

4. Conclusão ... 24

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AGRADECIMETOS

Agradecer primeiramente a Deus, pela vida e por me ajudar a ultrapassar todos os obstáculos encontrados ao longo do curso, sem ele nada seria possível.

A minha mãe Antônia Aparecida, a pessoa que mais acreditou em mim, nunca deixou eu desistir, sempre esteve ao meu lado nos melhores e piores momentos, dando força, incentivando e acreditando que sou capaz.

Ao meu pai Vivaldo Martins, pelos concelhos, aos meus irmãos, sobrinhos e familiares por todo o amor, ajuda, dedicação e incentivo para que pudesse terminar a graduação.

Aos professores, pelos aprendizados e ensinamentos, em destaque a minha orientadora Dra. Margarida Carmo de Souza, pela paciência, compreensão e ajuda nos momentos que achava que não conseguiria terminar a escrita do trabalho.

Aos meus colegas de curso, pelos momentos bons e ruins que passamos na universidade, muitos aprendizados, experiências e amizades construídas ao longo desse tempo.

E aqueles que direto ou indiretamente fizeram parte da minha formação, o meu muito obrigado.

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RESUMO

O biodiesel é uma alternativa real de substituição do óleo de diesel fóssil derivado do petróleo, ele é produzido a partir de fontes renováveis tais como óleos vegetais, gorduras animais e ainda óleos residuais de frituras. O Brasil, por possuir uma grande extensão territorial, apresenta uma ampla diversidade de matérias-primas para a produção de biodiesel, como soja, girassol, mamona, milho, pinhão-manso, caroço de algodão, canola, babaçu, buriti, dendê, macaúba e amendoim. As matérias-primas e os processos de produção dependem da região considerada. Na região amazônica, outras espécies como andiroba, inajá, castanha do Brasil e tucumã, apresentam potencial para a produção de biodiesel, sendo que algumas dessas já apresentam um mercado consolidado na região para fins alimentícios e cosméticos. O presente trabalho tem como objetivo principal realizar uma revisão bibliográfica sobre as oleaginosas amazônicas, tucumã, dendê, babaçu e inajá. Na metodologia realizou-se uma revisão narrativa da literatura, que tem como base apenas alguns trabalhos ou fontes sobre o assunto que são considerados mais importantes e são capazes de fornecer dados atuais e relevantes sobre o tema. De acordo com os trabalhos analisados dentre essas espécies, o babaçu apresentou um custo maior na produção quando comparado à produção de biodiesel feita de outra matéria-prima. O dendê se destacou com produtividade que pode ser superior a 5.000 kg de óleo/ hectare/ano, quando comparado com outras oleaginosas, além de possuir menor custo de produção. Em relação ao inajá são necessários mais estudos das propriedades físico-químicas para qualificar o biodiesel produzido a partir das amêndoas. O tucumã destacou-se como a oleaginosa com potencial para produção de biodiedestacou-sel pelo alto teor de lipídeos, porém necessita de um plano de utilização sustentável desta espécie.

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6 1. INTRODUÇÃO

A década de 70, marcada principalmente pela crise mundial do petróleo, evidenciou a criação de programas de incentivo ao uso de energias renováveis, como combustível no Brasil. As criações do Proálcool e, posteriormente na década de 80, Pro-óleo (Programa Nacional de Produção de Óleos Vegetais para Fins Energéticos) foram necessárias frente à importação brasileira de petróleo (FEROLD; CREMONEZ; ESTEVAM, 2014). Além de incentivar o uso de energias renováveis, o Governo Federal vislumbrou a inclusão social, através da criação de programas que visavam à inserção dos agricultores familiares no mercado. Nesse contexto, foi implantado o Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel (PNPB).

O PNPB é uma política pública que busca a integração e o fortalecimento da agricultura familiar brasileira, tornando-a parte do processo produtivo do biodiesel (SILVA et al., 2016). Esse programa criado por Decreto Lei em 23 de dezembro de 2003 e complementado pela Lei nº 11.097 de 13 de janeiro de 2005, estabelece que parte do biodiesel seja produzido por cooperativas ou associações de pequenos agricultores instaladas nas Regiões Norte, Nordeste e Centro-Oeste (STACHIW et al., 2016). Foi criado com o intuito de inserir o biodiesel na matriz energética brasileira, atendendo ainda ao proposto pelas políticas internacionais de redução de emissão de gases de efeito estufa (GEE). Além disso, o objetivo do Governo Federal era promover a inclusão social, garantir preços competitivos, qualidade e suprimento do biodiesel, produzido a partir de diferentes fontes oleaginosas e em regiões diversas, estimulando, dessa maneira, a agricultura familiar (SOUZA et al., 2015).

O biodiesel é uma alternativa real de substituição do óleo de diesel fóssil derivado do petróleo, ele é produzido a partir de fontes renováveis tais como óleos vegetais, gorduras animais e ainda óleos residuais de frituras, (OSAKI; BATALHA, 2011).

O Brasil, por possuir uma grande extensão territorial, apresenta uma ampla diversidade de matérias-primas para a produção de biodiesel, como soja, girassol, mamona, milho, pinhão-manso, caroço de algodão, canola, babaçu, buriti, dendê, macaúba e amendoim, (RAMOS et al., 2017). As matérias-primas e os processos de produção dependem da região considerada. A Amazônia tem apresentado excelentes resultados na produção de oleaginosas de palmeiras, das quais se destaca o dendê, com produtividade que pode ser superior a 5.000 kg de óleo por hectare por ano, além de

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possuir menor custo de produção, quando comparado com outras oleaginosas. Muitas outras espécies oleaginosas nativas espalhadas pela região poderiam abastecer pequenas unidades industriais, conferindo autossuficiência local em energia, constituindo o que se poderia conceituar de “ilhas energéticas” (LIMA, 2004).

O presente trabalho tem como objetivo principal realizar uma revisão bibliográfica sobre as oleaginosas amazônicas, destacando aquelas utilizadas para a produção de biodiesel, tucumã, dendê, babaçu e inajá.

2. METODOLOGIA

A metodologia utilizada nessa pesquisa, consiste em uma revisão narrativa da literatura, que tem como base apenas alguns trabalhos ou fontes sobre o assunto que são considerados mais importantes e são capazes de fornecer dados atuais e relevantes sobre o tema.

Para a realização da pesquisa utilizou-se os seguintes critérios: (1) Os artigos foram obtidos através da plataforma Google Acadêmico. (2) Os artigos foram buscados na literatura que trata de agricultura familiar e diferentes sistemas produtivos de matérias-primas de biodiesel (as oleaginosas amazônicas), utilizando os seguintes descritores: biodiesel; oleaginosas; babaçu; dendê; inajá e tucumã; ANP. (3) Os critérios de inclusão foram: Idioma (português); Disponibilidade (texto integral), artigos, dissertações e monografias disponíveis para download na internet.

A análise e síntese dos textos selecionados, em relação ao delineamento de pesquisa, foram realizadas de forma descritiva, com o intuito de reunir o conhecimento produzido sobre o tema explorado na revisão, os quais contribuíram para a sustentação dos resultados e discussão, colaborando para o alcance dos objetivos da proposta de pesquisa.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Oleaginosas nativas da Amazônia

Na Amazônia brasileira existe um potencial de frutos e sementes ricos em óleos e com grande potencial para produção de biodiesel, em particular da família Arecaceae (Palmáceas), além de uma imensidão de outras espécies totalmente desconhecidas sob o ângulo da produção de energia renovável (ZANINETTI, 2009). Na Figura 1, são mostradas imagens de frutos de algumas palmáceas com grande ocorrência na Amazônia.

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8 Figura 1 - Imagens dos frutos de palmáceas amazônicas (A) murumuru, (B) tucumã, (C)

buriti, (D) açaí, (E) bacaba, (F) pupunha, (G) mucajá e (H) babaçu

Fonte: Florestaaguadonorte, 2014 (A a H); Forum.aroma_vita, 2014 (a); Oextensionista.blogspot, 2014 (c); Jmartinsrocha, 2014 (d); Pt. Wikipédia, 2014 (f); Encantos do cerrada, 2014 (h); Amazon oil industry, 2013 (b); explorar biodiversidade, 2012 (e).

Várias oleaginosas encontradas na região Amazônica apresentam potencial para a produção de biodiesel, porém algumas dessas, já apresentam um mercado consolidado para fins alimentícios e cosméticos (FILHO; BUAINAIN; BENATTI, 2019). Nas seções a seguir serão apresentadas considerações apenas sobre as espécies de interesse desse trabalho: babaçu, dendê, inajá e tucumã.

3.1.1 Babaçu (Orbygnia pharlerata)

O babaçu (Orbygnia phalerata) é uma palmeira pertencente à família Arecaceae, nativa da América do Sul e pode ser encontrada em grande abundância no Nordeste do Brasil. Seu uso é bastante difundido na Amazônia, Caatinga, Cerrado e Mata Atlântica. Os babaçuais ocupam entre 18 e 20 milhões de hectares do território brasileiro, sendo que a metade dessa área é concentrada no estado do Maranhão (CARRAZZA; ÁVILA; SILVA, 2012).

A palmeira de babaçu é monocaule, pode medir entre 10-30 metros de altura, com o caule entre 20-50 cm de diâmetro (Figura 2). Alcança a produção plena após 15 anos e

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começa a frutificar a partir do oitavo ano, durante o ano todo, porém o pico da produção ocorre nos meses de agosto a janeiro. Cada planta pode produzir entre 3 e 5 cachos, e cada cacho pode produzir de 300 a 500 cocos. Possui polpa fibrosa e tegumento com 3 a 6 amêndoas. (ALMEIDA,2007; CARRAZZA; ÁVILA; SILVA, 2012).

Figura 2 - (A) Palmeira de babaçu; (B) coco de babaçu; (C) amêndoas ricas em óleo.

Fonte: MIRANDA et al, 2001

O coco do babaçu, mostrado na Figura 3, pode ser dividido em epicarpo (11–13 %), mesocarpo (20–23 %), endocarpo (57–63 %) e amêndoas (7–9 %). As amêndoas do babaçu contêm de 65 a 66 % do seu peso em óleo, é utilizado pela indústria óleo-química, principalmente na área de cosméticos, alimentação e biocombustíveis. Esse óleo já vem sendo utilizado para a produção de biodiesel, obtendo conversão acima de 98 % de biodiesel, após 15 h de reação e utilizando Cr2O3/Na2CrO4/Al2O3 como catalisador (MOURA et al., 2019).

Na tabela 1, são apresentados alguns parâmetros físico-químicos do óleo de babaçu. Esses parâmetros são intimamente influenciados pela qualidade e tipo da matéria prima. Dessa forma, é necessário ampliar o conhecimento sobre novos óleos para obtenção de biodiesel, além de incentivar o mercado com propostas de aproveitamento das plantas encontradas naturalmente nessa região brasileira (MOURA et al., 2019).

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10 Figura 3 – Partes do coco de babaçu

Fonte: Adaptado de LEAL, 2017

Tabela 1- Propriedades Físico-Químicas do Óleo de Babaçu.

Análises Óleo da Amêndoa

Ponto de Fusão inicial 22ºC

Ponto de fusão completa 26ºC

Índice de Saponificação 245 – 255 mg KOH/g

Índice de Iodo 10 – 18 mg I2/g

Índice de Refração 1,449 – 1,451

Acidez 1,02 a 1,14 mg KOH/g*

Fonte: ECKEY, 1954. Dendê (Elaeis Guineensis L.); *VIEIRA et al, 2019.

Para que se possa utilizar os óleos vegetais na alimentação ou para a produção de biodiesel, é necessário que esses tenham sua qualidade creditada por normas vigentes, sejam nacionais ou internacionais. Assim, faz-se necessário a análise de parâmetros físico-químicos desses óleos. Parâmetros esses como, densidade, viscosidade, índices de acidez, iodo, saponificação, peróxido, umidade, etc. Segundo a RDC 270/05 da ANVISA-MS, o óleo de babaçu considerado de boa qualidade para fins alimentícios deve conter as seguintes características físico-químicas: a) Óleo in natura obtido por processos de extração: Índice de acidez: 4,0 mg KOH/g, Ácidos graxos livres: 2,0 %, Índice de saponificação: 245 – 256 mg KOH/g, Densidade: 914 – 917 Kg/m3 b) Óleo refinado ou tratado: Índice de acidez: máx. 0,6 mg KOH/g, Ácidos graxos livres: máx. 0,3 %A, Índice de saponificação: 245 – 256 mg KOH/g, Densidade: 914 – 917 Kg/m3 (VIEIRA et al., 2019).

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11 3.1.2 Dendê (Elaeis Guineensis L.)

A palma (Elaeis guineensis L.), popularmente chamada de dendê, é de origem africana tendo como centro específico de origem, a região do Golfo da Guiné, introduzida na Bahia no final do século XVI no período de tráfico de escravos africanos, a cultura não teve obstáculos frente às condições climáticas da região, por serem bastante semelhantes do centro de origem (CÉZAR, 2012).

O fruto do dendezeiro (Figura 4) produz dois tipos de óleos, o óleo de palma ou azeite de dendê, extraído do mesocarpo do fruto (palm oil, como é conhecido no mercado internacional), e o óleo de palmiste (palm kernel oil) extraído da amêndoa ou endosperma do fruto (CÉZAR, 2012). Algumas propriedades físico-químicas do óleo de dendê são mostradas na Tabela 2.

Figura 4 - O dendezeiro e seus frutos. (A) Palmeira (B) Partes do Fruto

Fonte: (A) outraspalavras.net/ (B) aromaticahub.com

Tabela 2- Propriedades físico-químicas do óleo de dendê.

Análises Resinas oleosas

Ponto de fusão inicial 32°C

Ponto de fusão completa 38°C

Índice de saponificação 200 - 203 mg KOH/g

Índice de Iodo 34 - 58 mg I2/g

Índice de refração 1,4364

Fonte: PESCE, 1941

A região Norte do Brasil apresenta características climáticas ideais para o cultivo de dendê, sendo os estados do Pará, Amazonas e Amapá, além da Bahia na região Nordeste, os mais promissores. O Pará já é o maior produtor de óleo de palma do Brasil, concentrando mais de 80% da área plantada. Em 2004, a produção nacional de óleo de palma foi de 909.285 t e no Pará de 738.241 t. Anualmente, cada hectare de palma pode

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render de 4 a 6 toneladas de óleo, ou seja, 10 a 12 vezes mais do que a soja, sendo considerada a oleaginosa de maior produtividade em óleo bruto. Cada 1 milhão de hectares da Amazônia reflorestadas com dendê poderiam fornecer 4,5 bilhões de litros de biodiesel (SLUSZZ; MACHADO, 2006).

O óleo de dendê está entre os mais rentáveis para a produção do biodiesel haja vista a sua composição, alta produtividade com baixo custo, produção distribuída ao longo de todo ano e em áreas distintas do território nacional, além de não competir com outras culturas destinadas para fins alimentares (LEBID; HENKES, 2015). Sua produção de óleo foi superior a 50 milhões de toneladas no ano de 2012, em aproximadamente 15 milhões de hectares plantados, consagrando a cultura da palma como a principal fonte mundial de óleo vegetal (FEROLD; CREMONEZ; ESTEVAM, 2014).

Além do exposto, no processo de produção deve-se considerar o balanço energético, que é a relação entre energia consumida no processo de produção e energia disponibilizada pelo produto obtido. Segundo NUNES e ALVES (2010), o biodiesel de dendê gera um valor de aproximadamente 9 e a soja 3 em termos de produto/insumo, isto é, ambos apresentam um balanço energético positivo. Sendo que, o balanço energético do dendê é três vezes maior do que a soja, a segunda oleaginosa de maior rendimento. Além do ótimo balanço energético da palma, dentre todas as oleaginosas, essa é a “única opção para substituir o diesel sem acarretar problemas econômicos e industriais” e, ainda, a plantação de dendê é capaz de reduzir e reverter o efeito maléfico causado pela queima de combustíveis.

3.1.3 Inajá (Maximiliana maripa)

M. maripa é uma palmeira oleaginosa pertencente à família Arecaceae conhecida

popularmente como inajá. Tem ampla distribuição na Amazônia Legal e em todo norte da América do Sul, apresenta-se, geralmente, com formações espontâneas de agrupamentos chamados inajazais (NASCIMENTO, 2019). Aproximadamente 82 a 88% do óleo são compostos por ácidos graxos saturados e 12 a 18% são ácidos graxos insaturados. Sua composição em termos de ácidos graxos é: láurico (44-46%), mirístico (15-20%), oleico (12-18%), palmítico (6-9%), esteárico (6%), caprílico (4,0-6,5%), cáprico (2,7-7,5%), capróico (0,2%), e araquídico (0,2-0,7%) (PEREIRA et al., 2012).

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Na Figura 5 é mostrada uma palmeira de inajazeiro, que produz normalmente de 5 a 6 cachos/ano, com 800 a 1.000 frutos por cacho (BEZERRA, 2011).

Figura 5 - Inajazeiro. (A) Palmeira (B) cacho de inajazeiro (C) fruto do inajazeiro.

Fonte: //frutasnativasdaamazonia.blogspot.com

Os frutos dos inajazeiros possuem cerca de 15% de óleo quando maduros, que pode ser extraído tanto da polpa quanto das amêndoas, apresentando diferenças significativas na qualidade, na cor e nas propriedades. As características do óleo de inajá possibilitam a sua utilização como matéria prima nas indústrias alimentícia, cosmética, saboeira e na produção de biodiesel (SHANLEY et al., 2010).

Apesar das características favoráveis a diversas aplicações do óleo de inajá, o fator determinante que as viabiliza é a sua estabilidade a processos degradativos, aos quais todas as matérias lipídicas estão sujeitas. Sendo a estabilidade oxidativa um importante meio indicador desta deterioração, parâmetro indispensável para se determinar a vida útil dos óleos e de seus derivados (SILVA et al., 1999; MASUCHI et al., 2008).

(A)

(B)

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As alterações que o óleo está sujeito, podem ser detectadas através de análises periódicas de alguns parâmetros físico-químicos, tais como o índice de iodo, acidez, peróxido e saponificação. Alguns desses parâmetros são mostrados na Tabela 3.

Tabela 3 - Propriedades físico-químicas do óleo de inajá.

Análises Resinas oleosas

Ponto de fusão inicial 20,95°C

Ponto de fusão completa 23,8°C

Índice de saponificação 209 mg KOH/g

Índice de Iodo 90 mg I2/g

Índice de refração 1,4578

Fonte: PESCE, 1941

O índice de iodo é usado para medir o grau de insaturação de óleos pela absorção de halogênios nas cadeias graxas. É um importante indicativo do provável desenvolvimento de degradação da matéria lipídica, de modo que valores elevados revelam maior propensão à ocorrência de processos oxidativos (REDA, 2004). O índice de saponificação é útil para determinar adulteração em óleos e é obtido com base na reação de hidrólise alcalina, a qual é limitada aos triacilgliceróis, ceras e fosfatídios, já que os esteróis, hidrocarbonetos, pigmentos e outros, mesmo sendo lipídios, não reagem com o hidróxido de potássio e contribuem para a matéria insaponificável. É aplicável a todos os óleos e expressa a massa molecular média dos ácidos graxos (CARVALHO, 2011).

3.1.4 Tucumã (Astrocaryum aculeatum)

Palmeira monocaule com até 2,5 m de altura e caule com espinhos nos entrenós, medindo 25 cm de diâmetro; número de pinas 100 a 130 por lado, regularmente agrupadas e dispostas em diferentes planos, prateadas na superfície inferior. Frutifica o ano todo, porém o pico da produção ocorre nos meses de janeiro a junho. O fruto do tucumã é composto de um caroço lenhoso quase preto, que contém uma amêndoa de massa branca oleaginosa, bastante dura, recoberta de uma película de cor parda, aderente. O peso médio do fruto é de 30 g e tem umidade de 40%, o fruto seco é composto de 39,22% de polpa externa, 38,85% de casca lenhosa e 21,93% de amêndoa (ALMEIDA, 2007). Na Figura 6 é mostrado a palmeira e o fruto do tucumã.

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15 Figura 6 – (A) Palmeira de Tucumã; (B) Fruto do tucumã.

Fonte: GONZALES et al, 2008.

A resistência do tucumã as doenças e a alta produtividade fazem desta espécie uma solução para a produção do biodiesel, além de proporcionar aos próprios agricultores e revendedores do fruto uma forma de se obter energia favorável ao crescimento comunitário numa localidade isolada da Amazônia (BARROSO; MARTINS, 2012).

O tucumã é uma das várias espécies oleaginosas amazônicas que satisfazem os critérios fundamentais para o uso adequado e sustentável de espécies oleaginosas nativas na produção de biodiesel na Amazônia. A extração do óleo contido nas diferentes partes do fruto pode ser feita por prensa hidráulica por batelada, prensa mecânica contínua e extração por solventes, porém a extração mecânica é tida como mais eficiente, de simples operação e baixo custo (ZANINETTI, 2009). A polpa apresenta cerca de 47,50% de óleo, enquanto que a amêndoa apresenta na faixa de 32,50% a 43,50% de óleo (GONZALES et al., 2008).

Na Tabela 4 encontram-se os resultados das propriedades físico-químicas do óleo extraído do fruto de tucumã. Os índices de acidez e peróxidos são importantes parâmetros para determinar a qualidade de óleos e gorduras.

Tabela 4 - Propriedades Físico-Químicas do Óleo de Tucumã.

Análises Óleo da poupa externa Óleo da poupa interna

Ponto de Fusão inicial 27ºC 30ºC

Ponto de fusão completa 35ºC 32ºC

Índice de Saponificação 220,2 mg KOH/g 240-245,2 mg KOH/g

Índice de Iodo 46,4 mg I2/g 12,2-13,91 mg I2/g

Índice de Refração 1,5892 1,1460

(A)

(A) (B)

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16 3.2 Biodiesel

O biodiesel é um combustível composto de alquil ésteres de ácidos carboxílicos de cadeia longa, provenientes de fontes renováveis, como os óleos vegetais refinados presentes em oleaginosas vegetais e gorduras animais. Sua mistura é a substituição de combustíveis fósseis em motores do ciclo Diesel (CARDOSO et al., 2020).

Como produto, pode-se dizer que o biodiesel tem as seguintes características: é virtualmente livre de enxofre e compostos aromáticos proporcionando uma combustão limpa e sem a formação de SO2 (gás que provoca a chuva ácida), e de compostos cancerígenos (hidrocarbonetos policíclicos aromáticos); biodegradabilidade e atóxicidade; tem alto número de cetano e consequentemente, elevado poder de autoignição e combustão; possui teor médio de oxigênio em torno de 11%; maior viscosidade e ponto de fulgor que o diesel convencional, atinge mercado específico, diretamente associado a atividades agrícolas (BELTRÃO; OLIVEIRA, 2008; NASCIMENTO, 2015).

Mundialmente passou-se a adotar uma nomenclatura bem apropriada para identificar a concentração do Biodiesel na mistura, Biodiesel BXX, onde XX é a percentagem em volume do Biodiesel acrescentado ao diesel mineral. Por exemplo, se uma mistura tem 5% de biodiesel, é chamada B5, se tem 20% de biodiesel, é chamada B20, se for utilizado só biodiesel sem misturar com o diesel mineral é chamada de B100 (LEBID; HENKES, 2015). No entanto, a indústria do biodiesel superou as expectativas, aumentando sua produção e capacidade industrial instalada. Frente a essa elevada produção e aceitação positiva do mercado o governo se motivou a acelerar a implementação da obrigatoriedade das misturas B3, B4 e B5, adiantando a meta prevista inicialmente em três anos (DELAI et al., 2014).

No Brasil existe 51 usinas produtoras, dessas 5 estão localizadas na região, conforme mostrado na Tabela 5. A comercialização do biodiesel produzido por essas usinas é feita por meio de leilões públicos organizados pela Agência Nacional de Petróleo (ANP). Podemos observar na Tabela 5, que o estado do Tocantins participa com a maior produção de biodiesel da região norte, pois somando-se a capacidade de produção diária das duas usinas, obtêm-se cerca de 441m3/d. Em seguida o estado de Rondônia que produz diariamente 107 m3/d e por último o estado do Pará, com produção de 80m3/d. A produção diária total das usinas da região Norte somam 628 m3/d (RAMOS, 2019; ZUNIGA et al., 2014).

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17 Tabela 5 – Usinas implantadas na Região Norte.

Usinas Estado Capacidade

Agroplama Pará 80 m3/d

Amazonbio Rondônia 90 m3/d

Ouro Verde Rondônia 17 m3/d

Granol Tocantins 360 m3/d

Biotins Tocantins 81 m3/d

Fonte: Adaptado por ZUNIGA et al 2014.

Na produção de biodiesel utiliza-se óleo vegetal. Esse, por sua vez, pode ser obtido através de uma grande diversidade de matérias-primas e de processos, conforme as espécies cultivadas e de acordo com as características de cada região do Brasil (KOGA et al., 2006). Atualmente, apenas a soja é cultivada em escala suficiente para a produção comercial de biodiesel, uma vez que cerca de 90% da atual produção brasileira de óleos vegetais provém dessa leguminosa. Na Figura 7, são apresentadas as principais culturas de oleaginosas nas cinco regiões do país, essas podem ser utilizadas como matérias-primas para produção de biodiesel (BELTRÃO; OLIVEIRA, 2008; NASCIMENTO, 2019).

Figura 7 - Principais culturas oleaginosas utilizadas para a produção de biodiesel por

região brasileira.

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18

Na produção nacional de biodiesel, as espécies de plantas oleaginosas mais pesquisadas são: soja, girassol, mamona, milho, pinhão-manso, caroço de algodão, canola, babaçu, buriti, dendê e amendoim. Em 2011, o Brasil era o terceiro maior produtor mundial de biodiesel, produzindo 2,2 milhões de toneladas, perdendo apenas para a Alemanha (2,5 milhões) e para a França (2,3 milhões de toneladas), (SALLET; ALVIM, 2011). Centrando-se no Amazonas, as possibilidades de geração do biodiesel estão voltadas principalmente para as espécies Astrocaryum aculaetum (tucumã do Amazonas),

O. phalerata, (babaçu) e M. maripa (inajá) (NASCIENTO, 2015).

Na Tabela 6, são apresentadas 9 oleaginosas utilizadas na produção de biodiesel, entre elas babaçu, dendê, inajá e tucumã, espécies de interesse desse trabalho.

Tabela 6 - Oleaginosas utilizadas na produção de biodiesel no Brasil.

Fonte Origem do óleo Teor do óleo (%) Colheita (mês/ ano) Rendimento (t óleo/ha) Dendê/Palma Amêndoa 22,0 12 3,0 – 6,0 Coco Fruto 55,0 – 60,0 12 1,3 – 1,9 Girassol Grão 38,0 – 48,0 3 0,5 – 1,9 Colza/Canola Grão 40,0 – 48,0 3 0,5 – 0,9 Mamona Grão 45,0 – 50,0 3 0,5 – 0,9 Amendoim Grão 40,0 – 43,0 3 0,6 – 0,8 Soja Grão 18,0 3 0,2 – 0,4 Babaçu Amêndoa 66,0 12 0,1 – 0,3 Algodão Grão 15,0 3 0,1 – 0,2 Inajá Amêndoa 23% 3 - Tucumã Amêndoa 47,50% 12 -

Fonte: NOGUEIRA et al., 2007. Adaptado pelo DPA/Mapa apud PNA, 2011.

Observa-se nos resultados apresentados na Tabela 6, que a amêndoa do dendê se destaca, apresentando maior rendimento, 3,0 a 6,0 toneladas de óleo por hectare, apesar do teor de óleo ser de 22%. Enquanto que o babaçu, em termos de rendimento, dentre essas espécies, fica em penúltimo lugar, produzindo cerca de 0,1 a 0,3 toneladas de óleo/ha, apesar do teor de óleo obtido ser o maior. Em relação ao inajá e tucumã apesar de possuírem bons teores de óleo em suas amêndoas, ainda não existe uma informação específica para rendimento de toneladas de óleo por hectares, resultando na necessidade de aprofundar estudos a respeito da cadeia produtiva dessa espécie para que o processo de extração não prejudique a cobertura vegetal nativa existente e garanta a manutenção da função ambiental das áreas exploradas.

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19 3.3 Processo de Produção do Biodiesel

No processo de obtenção do biodiesel, deve-se observar às determinações da Política Energética Brasileira (Lei Nº 9.478 de 1997) que, dentre outras disposições, criou a Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustível (ANP) (BRASIL, 1997). O processo de produção de biodiesel, mostrado na Figura 8, é composto das seguintes etapas: preparação da matéria-prima, reação de transesterificação, separação de fases, recuperação e desidratação do álcool, destilação da glicerina e purificação do biodiesel (LIMA,2004).

Figura 8 - Fluxograma do processo de produção de biodiesel.

Fonte: PARENTE, 2003

O óleo usado para a produção de biodiesel, são obtidos das sementes oleaginosas, através de um processo de extração, pois são basicamente constituídas por uma parte fibrosa e outra oleosa. Durante as etapas de extração, ocorre a separação do óleo e da massa restante através de uma tela filtrante (GENTIL; SERRA; CASTRO, 2012).

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Ainda no processo de preparação da matéria-prima é necessário definir o procedimento e o processo para produção do biocombustível. De acordo com a ANP para que se consiga produzir um biodiesel de qualidade e que atenda às especificações, deve-se utilizar como insumo um óleo vegetal com, no máximo 1% de acidez. Portanto, a primeira etapa é a determinação da acidez do óleo, para assim definir o tipo de pré-tratamento, se necessário, e/ou o processo de produção do biocombustível que poderá ser a transesterificação por catálise básica e/ou ácida (homogênea ou heterogênea) e/ou a esterificação dos ácidos graxos livres, conforme mostra a Figura 9.

Figura 9 - Esquema para definição do processo.

Fonte: BARRETO e GONZALES, 2008. A= Acidez

Se o óleo apresentar níveis de acidez acima de 1%, se faz necessário o pré-tratamento do óleo bruto. Este pode envolver as etapas de degomagem, neutralização, lavagem, com medidas de acidez antes e depois do processo, conforme esquema mostrado na Figura 10.

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21 Figura 10 – Processo de pré-tratamento do óleo bruto

Fonte: BARRETO e GONZALES, 2008.

Após o tratamento do óleo bruto, para transformar o óleo, fonte de triacilglicerídeos em biodiesel, pode-se utilizar a transesterificação, que consiste basicamente na retirada da molécula de glicerol do óleo, conforme ilustrado na Figura 11, em que o triacilglicerídeo reage com um álcool de cadeia curta, como metanol ou etanol, na presença de um catalisador. Após a reação, tem-se a formação de duas fases: uma rica em glicerol, mais denso, e a outra em biodiesel, menos denso. Tais fases podem ser separadas por decantação ou centrifugação (LUZ; MAINIER; MONTEIRO, 2015).

Figura 11 - Reação de Transesterificação.

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22 3.4 Composição química de oleaginosas amazônicas para o uso na produção de

biodiesel

Cada oleaginosa apresenta características próprias. Na Tabela 7 são mostrados resultados do trabalho de BARRETO E GONZALES (2008), que determinaram por cromatografia gasosa a composição dos ácidos graxos presentes nos óleos de algumas espécies amazônicas. Nessa mesma tabela, também é mostrado o rendimento percentual do óleo.

Tabela 7 – Composição em ácidos graxos de espécies de palmáceas com grande

ocorrência na Amazônica Nome Vulgar % Óleo % Ácidos Graxos Láurico (12:0) Mirístico (14:0) Palmítico (16:0) Esteárico 18:0 Oléico 18:1 Linoleico 18:2 Açaí 8,3 - - 28,0 43,8 12,5 - Babaçu 64,6 53,2 15,4 6,9 2,3 8,8 3,1 Bacaba 21,0 0,6 - 17,1 3,6 62,4 13,7 Buriti 34,3 - - 21,4 6,0 71,0 - Cupuaçu 64,0 - - 9,3 30,2 49,8 3,3 Dendê 20,0 - 0,61 42,9 3,7 42,5 9,1 Inajá 50,3 22,5 24,2 18,4 1,9 29,8 3,2 Murumuru 27,6 54,6 31,4 6,6 - 1,6 1,8 Tucumã 44,3 - - 32,9 4,3 57,6 3,87

Fonte: Adaptado BARRETO e GONZALES, 2008.

Observa-se que, dentre as espécies de interesse desse trabalho, os melhores rendimentos de óleo, respectivamente, são: Babaçu, Inajá, Tucumã e Dendê. Em termos de ácidos graxos, uma característica importante é o percentual de ácidos graxos saturados que compõem o óleo. Nesse contexto, os óleos de Babaçu, Inajá, Dendê e Tucumã, apresentam respectivamente, 77,8; 67,0; 47,2 e 37,2% de ácidos graxos saturados. Como consequência disso, devido aos teores elevados de ácidos graxos saturados, os óleos de babaçu e inajá devem apresentar melhor estabilidade oxidativa, importante indicador dos processos degradativos, sendo um parâmetro indispensável para se determinar a vida útil dos óleos e de seus derivados. Isto significa, que dentre as espécies estudadas, em termos de estabilidade, o dendê e tucumã são os que precisam de maior controle nos processos degradativos.

Apesar da necessidade do controle da estabilidade oxidativa, segundo STACHIW et al (2016) o tucumã é uma oleaginosa com potencial de produção de

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biodiesel pelo alto teor de lipídeos, necessitando de um plano de utilização sustentável desta espécie.

Para LEBID E HENKES (2015), o óleo de dendê está entre os mais qualificados para a produção do biodiesel, por sua composição, alta produtividade, seu baixo custo, produção distribuída ao longo de todo o ano, oferta regular e crescente, além de destinar-se a áreas distintas de produção, não competindo com outros cultivos alimentares, destacando que a dendeicultura é uma das poucas opções viáveis para a Amazônia. E que para isso, o Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel (PNPB) precisará contar com todas as vantagens que o óleo de dendê oferece para atingir as metas sociais, econômicas e ecológicas inclusas na matriz energética brasileira.

Em relação ao inajá, segundo XAVIER (2013) é necessário um estudo das propriedades físico-químicas do biodiesel produzido a partir da amêndoa, pois as características dos ácidos graxos que compõem a matéria prima, como o comprimento da cadeia hidrocarbônica e número de instaurações, afetam as propriedades do biodiesel obtido a partir dessa matéria prima, resultando em biodiesel com propriedades diferentes. O valor da produção do biodiesel a partir do babaçu apresenta um custo maior na produção quando comparado à produção de biodiesel feita de outra matéria-prima como a soja, ou cana-de-açúcar, que além de serem mais baratas, são plantadas em grandes propriedades que são capazes de atender as demandas de que o mercado necessita (PUTTI; LUDWIG; RAVAZI, 2012).

Considerando os dados obtidos de composição química, teor de óleo na amostra e rendimento de óleo por hectare de plantação, das espécies destacadas nesse estudo, a que se apresentou como melhor alternativa para uso na produção de biodiesel foi o dendê.

3.6 Vantagens e Desvantagens do Uso do Biodiesel

Segundo KOGA et al (2006), o biodiesel além de ser um combustível renovável, tem uma série de vantagens ambientais, econômicas, sociais e técnicas:

• Vantagem Ambiental: Comparado ao óleo diesel, tem uma reduzida emissão

de gases poluentes, tais como redução de emissão de 20% de enxofre, 9,8% de anidrido carbônico, 14,2% de hidrocarbonetos não queimados, 26,8% de material particulado e 4,6% de óxido de nitrogênio.

• Vantagem econômica: A redução das emissões de gases poluente possibilita

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Quioto e nas diretrizes dos Mecanismos de Desenvolvimento Limpo – MDL. Além disso, a utilização do biodiesel possibilita a redução das importações de petróleo e diesel refinado.

• Vantagens sociais: A produção de biodiesel a partir de óleos vegetais propicia a criação de novos postos de trabalho, principalmente no setor primário, aumentando a oferta de espécies oleaginosas, importante insumo para a indústria de alimentos e ração animal, funcionando também como fonte de nitrogênio para o solo.

• Vantagem Técnica: A grande vantagem técnica é a ausência da necessidade

de serem feitas adaptações nos motores de ciclo-diesel para a utilização do biodiesel, seja puro ou em misturas com o óleo diesel. Outra vantagem técnica relaciona-se à segurança, pois o transporte e a armazenagem são facilitados por conta do baixo risco de explosão do biodiesel.

Em termos de desvantagens, pode-se citar:

• Desvantagem técnica: o fato da viscosidade do biodiesel ser em geral maior

que a do diesel mineral, apresentando variabilidade em função da matéria-prima empregada, o que pode causar problemas na injeção do combustível.

• Desvantagem econômica: Os custos de produção do biodiesel ainda são

maiores em relação ao óleo diesel, porém ainda são necessários mais testes considerando diferentes matérias-primas e as especificidades regionais.

4. Conclusão

Conclui-se que várias oleaginosas amazônicas apresentam potencial para a produção de biodiesel, porém algumas dessas, já apresentam um mercado consolidado para fins alimentícios e cosméticos.

O babaçu possui maior teor de óleo dentre as espécies, porém um rendimento de apenas 0,1 a 0,3 toneladas de óleo/há e apresenta um maior custo para produção de biodiesel comparado as outras matérias primas.

O dendê, quando comparado as outras oleaginosas, apresentou baixo rendimento de óleo na amostra, porém destacou-se pela alta produtividade de óleo por hectare e por possuir menor custo de produção, portanto se apresentou como melhor alternativa para uso na produção de biodiesel dentre as espécies destacadas.

O inajá possui bom rendimento de óleo na amostra, mas não há informações de produção por hectare, além disso, o biodiesel produzido a partir do óleo das amêndoas

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apresenta propriedades diferentes, necessitando de estudos das propriedades físico-químicas do biodiesel.

O tucumã apresentou bom rendimento de óleo na amostra, mas não foi possível identificar o rendimento por hectare, ainda é utilizado para fins alimentícios e necessita de um plano de utilização sustentável desta espécie.

O inajá e tucumã precisam de uma regulamentação específica sobre os volumes e o período de coleta, sendo necessário aprofundar estudos a respeito da cadeia produtiva dessas espécies, pois ainda não existem plantações destinadas para extração somente para produção de biodiesel.

A produção de biodiesel produzido a partir de oleaginosas já é uma possibilidade concreta de complementação do diesel mineral, apresentando como vantagens a inserção social da agricultura familiar na cadeia produtiva, gerando emprego, renda e menores impactos ambientais, além de ser uma fonte de energia renovável.

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