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Biodiesel de Sebo Bovino //Aspectos tecnolgicos e produtivos

Lucas O. Campos 11076111

Murilo D. Rossi 11029411

Vincius N. de Arajo 11107311

Vincius Raueny 11060811

Tambm conhecido como:

Picanha;

Churrasquinho;

T-bone, etc

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Alguns dados histricos

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Pessoal, aqui vcs devem citar alguns fatos histricos importantes, eu anotei algumas coisas importantes na ultima aula dela:

Produo da biomassa no brasil

Com X toneladas de sebo, produz-se Y toneladas de biodiesel

Qual o investimento nessa rea?

Participao do Biodiesel do sebo no mercado? (eu sei que eh em torno de 17%, ta no paper do biodiesel de sebo no brasil)

O que mais vcs acharem til colocar, curiosidades tbm so bem-vindas!

Colocar dados atuais sobre o PNPB e a evoluo da concentrao de biodiesel no diesel (B2, B3, B4, B5, B6 e B7)

A pagina 62, tabela 1 do artigo do sebo bovino no brasil traz a evoluo da produo de biodiesel de 2005 pra c, acho legal colocar essa info!

Tomem quantos slides vcs quiserem pra isso!

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Alguns dados histricos...

PNPB (2005) - Implanta a produo e o uso de biodiesel no Brasil de forma sustentvel a partir de diversas fontes oleaginosas;

Lei 11.097/2005 - Obrigatoriedade de adio de Biodiesel ao Diesel;

Porcentagens: 2%(B2) 2005-2009; 5%(B5) em Jan/2010; 6%(B6) em Jul/2014; 7%(B7) em Nov/2014;

Predomnio da soja (80%);

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Pecuria no Brasil

Entre as maiores do mundo;

Efetivo bovino de 205 milhes de cabeas (IBGE, 2010);

Carne seu principal produto;

Subprodutos: Couro para a indstria caladista; Ossos para produo de farinha utilizada em rao animal;

Colgeno vinculado indstria alimentcia; Leite; Sebo, utilizado pela indstria de higiene e limpeza, bem como a produo de biodiesel;

Fonte: http://risadapontocom.blogspot.com.br/2010/10/best-da-vaca.html

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Produo da Biomassa no Brasil

Produto obtido a partir de residuos de tecidos bovinos, de aves ou peixes;

Custo relativamente baixo;

23 kg de sebo por cabea;

17% da produo total de biodiesel;

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Preo do Sebo

Evoluo do Preo de Sebo Bovino e de Boi Gordo, Mdia Anual em Valores Nominais, Brasil, 2005 a 2009.

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Sebo X Soja

Participao Percentual da Soja e do Sebo Bovino na Produo Brasileira de Biodiesel, Outubro de 2008 a Dezembro de 2010.

2000

70% Sabo e sabonetes

15% Combustvel

10% Rao animal

5% Outros

2007

61% Sabo e sabonetes

13% leo vegetal de cozinha

12% Combustvel

10% Rao

4% Queimado em caldeiras

A biomassa: viso geral

A biomassa consiste, basicamente, em gordura, tratada como subprotudo da carne.

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A biomassa: extrao do leo bruto

A partir da gordura bovina, o leo bruto extrado. As rotas de extrao mais utilizadas so:

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Rota mecnica: extrao por derretimento

Aquecimento gradual at 100C em presso reduzida

Matria residual em suspenso removida por percolao seguida

de filtrao.

Rota qumica: extrao por CO2 supercrtico (SC-CO2)

Ocorre a 45C, 500bar de presso e vazo de 3mL

CO2/min

Biomassa deve estar seca atravs de congelamento

(freeze-dried).

Propriedade Valor Referncia Viscosidade

cinemtica a 40C (mm/s)

46,37 (CHAKRABORTY et

al, 2013)

ndice de Cetanos 50,17 (MORAES, M.S.A.,

2008)

Algumas propriedades do leo bruto filtrado

Comparao entre leo bruto e o biodiesel de alguns vegetais quanto viscosidade cinemtica a 40C (mm/s)

Vegetal leo bruto Biodiesel Referncia

Algodo 50,0 4,0

(DA CUNHA, M.E., 2008)

Soja 65,0 4,1

Canola 39,5 4,5

Seringueira 66,2 5,8

Ento, o que fazer se voc tiver leo guardado no seu caminho? Deixe ele l!

Alta viscosidade: entope os injetores!

Alto PEFF: entope o filtro E os injetores!

A queima da glicerina presente no leo forma compostos mortferos, como a acrolena!

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txica! irritante! cancergena!

A transesterificao: o que ?

O processo de transesterificao uma das formas de se obter biodiesel a partir do leo bruto (gordura). A outra forma mais conhecida a esterificao.

uma reao que ocorre em partes, com o leo bruto na presena de um lcool e de um catalisador em condies timas dentro de um reator BSTR.

As caractersticas do produto final dependem da composio da biomassa. O tipo de lcool e de catalisador utilizados interferem na eficincia e qualidade do processo.

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A transesterificao: como ocorre?

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Algumas observaes... claro que o verdadeiro formato dos cidos graxos no so sempre lineares e lindinhos e fofos, eles dependem da composio do leo da biomassa, no caso do leo do sebo bovino, temos:

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cido Graxo Composio (%m/m)

Mirstico (C14:0) 3,10

Palmtico (C16:0) 29,10

Esterico (C18:0) 18,90

cido oleico (C18:1) 44,00

cido linoleico (C18:2) 0,90

cido linolnico (C18:3) -

Araqudico (C20:0) -

Outros 4,00

Catalisador? Como assim?! O uso de catalisador no processo de transesterificao no to simples quanto parece! Quando a biomassa apresenta mais de 4% de acidez, normalmente emprega-se o uso de catalisadores cidos para diminuir a formao de subprodutos indesejveis, como o sabo.

Biomassas de origem animal normalmente apresentam alto ndice de acidez.

Para o sebo bovino, trabalhos de produo de biodiesel foram feitos utilizando-se catlise bsica com preferncia para o KOH, pois o NaOH permite a formao de sabes que so difceis de serem separados!

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Como a catlise ocorre? No processo de produo de biodiesel, utiliza-se catlise homognea, onde tanto o soluto quanto o catalisador encontram-se em fase lquida.

Ao final do processo de transesterificao, lavagem com gua acidificada necessria para remoo do catalisador bsico.

O lcool e o catalisador NO so misturados diretamente com o leo!

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o Mas o qu acontece dentro do misturador?

Dentro do misturador...

lcool e catalisador so misturados, o que ocorre dentro do misturador a formao do alcxidos, estes que iro interagir com o leo!

Supondo o uso de metanol e hidrxido de potssio:

+ 3 3 +2

3 3 + +

O composto 3 conhecido como alcxido, e o responsvel

pelo processo de transesterificao ocorrer rapidamente!

O que o alcxido faz?

Depois de misturado no misturador, a soluo levada ao reator principal, para ser misturado ao leo bruto.

O alcxido vai clivar uma das ligaes qumicas no cido graxo, mas qual delas?

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Ligao Entalpia de ligao a 25C e 1atm (kJ/mol)

= 802

412

351

348

A clivagem das ligaes C-O so priorizadas por conta da temperatura e presso no reator durante o processo e tambm pela afinidade eletrnica!

Mais observaes...

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Os lcoois devem ser utilizados em excesso, o excesso favorece o deslocamento da reao para a direita.

O excesso de lcoois recuperado por processos de separao.

O catalisador recuperado no final da reao!

Como o catalisador constantemente recuperado durante a reao, sua quantidade muito menor que a quantidade lcool utilizado.

Normalmente, aplica-se uma proporo de 6:1 lcool:leo e mais 1,5% de catalisador KOH (percentual em massa relativo massa de leo).

Concluda a transesterificao... Com o trmino da reao, o que nos sobra uma mistura de glicerol, monoalquilsteres (biodiesel) e uma srie de impurezas que sero retiradas por processos descritos a seguir...

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A maior parte dos contaminantes so o glicerol e a gua, caso a biomassa no tenha sido propriamente seca antes do processo de transesterificao.

O biodiesel tambm contm traos de catalisador e lcool que foi utilizado em excesso.

... Comea a separao e purificao

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A separao e purificao do biodiesel.

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Formas de separao

Decantao

Centrifugao

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Por que realizar a purificao?

Contaminantes interferem nas caractersticas finais

Entupimento dos filtros

Desempenho em motores prejudicado

Deteriorao dos motores

Armazenagem comprometida

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Formao de duas fases

Superior: steres alqulicos de cidos graxos com traos de glicerol, lcool e catalisador.

Inferior: glicerol.

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Mtodos

Lavagem cida Remove o catalisador residual, glicerol, metanol e sabo;

Diminui a alcalinidade pela formao de sais e dissoluo;

demorada e gera efluentes contaminados.

Uso de adsorventes (i.e. Magnesol) Remove sabo e glicerina

Reduz o tempo de processo (eliminando etapa de lavagem)

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Secagem

Eliminar gua em excesso

Eliminar metanol/etanol

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Processo detalhado

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Fonte: Notas de aula da prof. Ana.

Processo detalhado

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Fonte: Notas de aula da prof. Ana.

Comparao dos mtodos

Comparao de teores de cidos graxos livres e glicerol ligado em amostras de biodiesel com diferentes processos

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Subprodutos

Glicerina Tintas

Adesivos

Produtos Farmacuticos

Produtos Txteis

Higiene e Limpeza

Supositrios

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Mistura de biodiesel de sebo bovino em motor diesel durante 600 horas (Corra, I. et al)

Biodiesel

70% Biodiesel de sebo bovino

30% Biodiesel de algodo

Motor

MWM D299.3

Datalogger Campbell

Teste

Teste de 600h

Aquisio de dados a cada 100h

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Tabela 1 Caractersticas fsico-qumicas do leo lubrificante.

Variveis avaliadas Novo 100h 200h 300h 400h 500h 600h

Aparncia Visual LCC LP LP LP LP LP LCE

Viscosidade a 40C (cSt) 99,1 100,4 121 111,5 108,4 110,6 128,6

Viscosidade a 100C (cSt) 15,1 16,4 16,4 17,53 16,9 16,4 19,6

gua por destilao (%) < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 0,05 0,05 0,05

Diluio 0 0 0 0 Negat. Negat. Negat.

ndice de basicidade TBN (mmgHOK g min -) 10,2 9,7 9,53 8,3 9,87 10,25 8,4

Ponto de Fulgor (C) 242 192 240 230 240 232 232

Insolveis (%) 0,29 1,22 0,36 0,38 0,44 0,42 0,85

Nota: LCC = Lquido Castanho Claro; LP = Lquido Preto; LCE = Lquido Castanho Escuro

Propriedades Biodiese

l Sebo

Bovino

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Propriedades Limitesa (D e B2) B100

b B2

c Diesel

Densidade (20 C Kg L-1) 0.820 a 0.865 0.872 0.844 0.844

Ponto de Fulgor (min C) min. 38.0 156.7 43.0 40.7

Viscosidade cinemtica (40 C mm2 s-1) Anotar 5.3 2.7 2.7

PEFF (max C) Anotar 14.3 -11.7 -15.3

Ponto de Nvoa (cristalizao) C 19-09 15 (CHAKRABORTY, 2013) - -

Poder Calorfico Anotar 40.29 (CHAKRABORTY, 2013) - -

Corrosividade ao cobre 1A 1A - -

ndice de acidez mg KOH g-1 0.8 0.703 (MORAES, 2008) - -

Nmero de Cetano - 60.35 47.15 46.52

Na (mg kg-1) 10 max 1.63 - -

K (mg kg-1) 10 max

Descrio das Propriedades

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Descrio das Propriedades

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Corrosividade ao Cobre

Ponto de Fulgor

Poder Calorfico

Nmero de Cetano

Bibliografia

Corra, Ila; Maziero, Jos; Storino, Moiss, Mistura de biodiesel de sebo bovino em motor diesel durante 600 horas, Santa Maria V.41 n47, p. 1189-1194, Jul, 2011.

DA CUNHA, M. Caracterizao de Biodiesel Produzido com Misturas Binrias de Sebo Bovino, leo de Frango e leo de Soja. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, 2008.

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