DA CIVILIZAÇÃO DO PETRÓLEO E PETROQUÍMICA PARA A NOVA ERA DA CIVILIZAÇÃO DO BIO-ÓLEO E DA OLEOQUÍMICA. O CASO DO BIODIESEL COMO BIOCOMBUSTIVEL Prof. Dr. Dimitrios Samios dsamios@iq.ufrgs.br Instituto de Química da UFRGS – coordenador do CECOM Porto Alegre UFRGS Agronomia novembro de 2008

O que é o petróleo e seus derivados de refino ? O petróleo é uma substância oleosa, inflamável, menos densa que a água, com cheiro característico e de cor variando entre o negro e o castanho escuro, sua origem é orgânica e está encontrado em bacias petrolíferas. Admite-se que esta origem esteja ligada à decomposição dos seres que compõem o plâncton - organismos em suspensão nas águas doces ou salgadas tais como protozoários, celenterados e outros - causada pela pouca oxigenação e pela ação de bactérias. QUIMICAMENTE: OS DIFERENTES PETRÓLEOS SÃO MISTURAS DE VARIÁVEIS COMBINAÇÕES DE MOLECULAS DE CARBONO E HIDROGÊNIO.

O processamento e o refino do petróleo O processamento e o refino da mistura de hidrocarbonetos (óleo) proveniente da rocha (pedra), é realizado para alcançar a obtenção dos componentes que são utilizados nas mais diversas aplicações (combustíveis, lubrificantes, plásticos, fertilizantes, medicamentos, tintas, tecidos, etc..). O Processamento : 1- Retirada do sal e da água, que se misturaram ao petróleo. 2 - Aquecimento direto do óleo a 320ºC. 3 - Na coluna sob pressão atmosférica, o petróleo é aquecido junto com vapor de água, para facilitar a destilação. 4 - Obtenção dos produtos, já separados. 5 - Produtos consumíveis. As técnicas mais utilizadas de refino são: I) destilação, II) craqueamento térmico, III) alquilação e IV) craqueamento catalítico.

pontos de ebulição e os subprodutos do petróleo FRAÇÃO INTERVALO DE TEMPERATURA PRINCIPAIS COMPONENTES GLP -165º a 30ºC CH4 C2H6 C3H8 C4H10 Éter do petróleo 30º a 90ºC C5H12 C6 H14 C9H20 C10H22 Gasolina 30º a 200ºC C10H22 C11H24 C12H26 C13H28 C14H30 C15H32 Querosene 175º a 275ºC Moléculas maiores C14 C16 Óleos Diesel e Lubrificantes 175º a 400ºC Moléculas maiores C12 – C22 Parafina 350ºC Moléculas maiores Alcatrão resíduo

GLP (gás liquefeito do petróleo) 7,5% Gasolina 16,2 % Diesel 33,9% DERIVADOS DO PETRÓLEO em % por barril GLP (gás liquefeito do petróleo) 7,5%   Gasolina 16,2 % Diesel 33,9% Querosene 5% Óleo combustível 16,5% Asfalto 1,8% Lubrificantes 1,2% Naftas 11,2% Diversos 6,7% Fonte: Petrobrás - 1998 dsamios@iq.ufrgs.br

Óleo Diesel É mistura de hidrocarbonetos de série parafínica de cortes de C12 a C22

características Relação com o motor Propriedades do Óleo Diesel x Desempenho do Motor PROPRIEDADE características Relação com o motor Densidade Massa contida em determinado volume Potência, emissões e economia de combustível Viscosidade Tempo de escoamento do combustível em capilar padronizado Atomização, lubrificação do sistema de injeção Destilação Faixa de temperatura de vaporização à pressão atmosférica Potência, fumaça, depósitos no motor Número de cetano Qualidade de ignição Fumaça, partida a frio, ruído, economia de combustível, emissões Teor de enxofre Enxofre total presente Desgaste de cilindros e anéis, depósitos no motor, emissões Resíduo de carbono Tendência à formação de depósitos de carbono Depósitos de coque em partes do motor Cuiabá MT/06/2006 dsamios@iq.ufrgs.br

Propriedades do Óleo Diesel x Desempenho do Motor Estabilidade a oxidação Tendência a formação de borra, goma aderente e escurecimento Estocagem, filtros, bicos injetores, bomba injetora Cinzas Conteúdo de material inorgânico (teor elevado indica existência de contaminação) Acelera entupimento de filtros Ponto de fulgor Temperatura mais baixa na qual o produto se vaporiza em quantidade suficiente para formar uma mistura inflamável com ar Segurança, sistema de injeção tamponamento Corrosividade ao cobre Potencial de corrosividade do produto face a presença de enxofre e seus derivados Vida útil dos tanques, linhas e partes internas do motor Ponto de entupimento Temperatura de início de cristalização de parafinas Entupimento de filtro, escoamento de combustível Água e sedimentos Contaminação com água e impurezas Entupimento de filtro, desgaste de bomba, desgaste de bico injetor,borra no tanque, corrosão, combustão dsamios@iq.ufrgs.br

SOBRE ÓLEOS VEGETAIS E GORDURAS. O que são óleos vegetais e gorduras em geral ? Os óleos e as gorduras vegetais são produzidos a partir de sementes de diferentes tipos de plantas. As gorduras animais tem sua origem em diferentes tipos de animais como gado, suínos, aves etc. É conhecido que tanto os óleos quanto as gorduras constituem a principal forma de armazenamento de energia em sistemas biológicos. Um pouco de QUÍMICA. Em geral óleos e gorduras são triglicerídeos. TRIGLICERÍDIO: uma molécula feita de três moléculas de ácido graxo unidas a uma molécula de glicerol. As gorduras naturais são, na maior parte, misturas de triglicerídios. dsamios@iq.ufrgs.br

Glicerina CH2OH-CHOH-CH2OH Ácidos graxos saturados: CH3 - ( CH2 )N – COOH N = 4 a 22 Ácido meristico N = 12 Ácido palmítico N = 14 Ácido esteárico N = 16 Ácidos graxos insaturados: Ácido oléico: C-18 Principal componente do óleo de oliva CH3 - ( CH2 )7 - CH = CH - ( CH2 ) 7 - COOH Ácido linoléico: C-18 CH3 - ( CH2 )5 - CH = CH - CH = CH - ( CH2 )7 - COOH Ácido linolénico: C-18 CH3 - ( CH2 )5 - CH = CH - CH = CH - CH = CH ( CH2 )5 - COOH

O BRASIL: PAIS DE OLEOS E GORDURAS. A- Disponibilidade de áreas agrícolas no Brasil. B- Tecnologia agrícola e agronegócios. C- Produção de óleos. Soja para as regiões Sul, Sudeste e Centro-Oeste Mamona para o Nordeste Dendê para a região Amazônica. Igualmente têm sido considerados: Girassol, Amendoim, as Palmáceas tropicais e o algodão . Estudos apontam perspectivas interessantes para as oleaginosas tropicais raras e pouco citadas.

As duas primeiras opções aparecem mais fáceis. AS TRÊS ESCOLHAS Com referência à questão energética, uma comunidade que disponha de fontes de óleos e gorduras, tem pelo mínimo três opções ou escolhas a fazer para o uso destes como biocombustivel. As três opções incluem óleos e gorduras novos e/ou usados. a) Usar o óleo sem nenhuma modificação. (usually called SVO fuel --- straight vegetable oil). b) Misturar com gasolina, solventes, Diesel ou outros combustíveis. c) Transformar óleos em BIODIESEL As duas primeiras opções aparecem mais fáceis. “MAS O QUE APARECE NÃO É” ******A OPÇÃO CORRETA É TRANSFORMAR EM BIODIESEL******

A tecnologia para produção do BIODIESEL. Para converter óleos vegetais em combustíveis adequados, o processo predominante é a transesterificação em meio alcalino, onde se fazem reagir triglicerídeos com um álcool, etanol ou metanol, produzindo glicerina e ésteres dos ácidos graxos componentes do óleo vegetal.

A pluralidade de matérias-primas, óleos, álcoois etc, e a necessidade da evolução dos processos, levam a diversos programas de pesquisa e desenvolvimento tecnológico

AS PROBLEMATICAS E AS QUESTÕES RELACIONADAS COM OS BIOCOMBUSTIVEIS E ESPECIALMENTE O BIODIESEL A questão da tecnologia. A questão do meio ambiente. Tecnologia agrícola e a disponibilidade de áreas no Brasil. Os Agronegócios no Brasil. A questão de gestão, logística e o “custo Brasil”. A questão social e a base econômica. A questão da globalização. As oportunidades e a competitividade. Mercado para Biodiesel no Brasil e nos países desenvolvidos. dsamios@iq.ufrgs.br

A questão tecnológica. Trata-se de tecnologia relativamente simples. Como qualquer tecnologia aplicada requer o domínio de todos os vetores relacionados com: a) produção e disponibilização da matéria prima e dos insumos necessários. b) logística de matéria prima dos insumos e da tecnologia. c) disponibilidade e capacitação de recursos humanos qualificados tanto cientificamente quanto tecnologicamente. d) sistema de financiamento adequado. e) capacidade para planejamento e execução de projetos de construção de unidades de produção industrial com tecnologia atualizada, obedeçndo princípios do meio-ambiente e de segurança. f) base industrial em áreas tecnológicas próximas. g) A especificação do biodiesel para uso comercial é considerada uma etapa essencial para o desenvolvimento de programas de biodiesel, como atestam experiências européias e americanas

A questão do meio ambiente. O biodiesel promove uma redução das principais emissões associadas ao petróleo, com a exceção notável dos óxidos de nitrogênio (NOx). As emissões de gases do efeito estufa associadas ao biodiesel foram avaliadas na última década na Europa, considerando o uso de colza e soja como matérias-primas e ésteres metílicos com Biodiesel B10 e B20. O Biodiesel puro (B100), indica reduções de 40% a 60% das emissões correspondentes ao diesel puro. Outros estudos mostram melhores resultados para éster metílico de colza, em função das condições de produção.

Mercado para Biodiesel no Brasil e nos países desenvolvidos. Sem considerar eventuais dificuldades de logística ou de produção, podem ser inicialmente considerados os seguintes mercados: Uso de B5 no diesel metropolitano: 0,45 Mm3; Uso de B5 no diesel consumido no setor agropecuário: 03,1 Mm3; Uso de B5 em sistemas isolados: 0,10 Mm3; Uso de B5 em todo mercado de diesel: 2,00 Mm3 Todos os países da Europa e o Japão dependerão da importação de matéria prima em forma de grãos ou de óleos ou mesmo BIODIESEL B100

Tecnologia agrícola e a disponibilidade de áreas no Brasil. A área necessária para suprir 5% do diesel B5 com as oleaginosas soja, dendê e mamona, é estimada em cerca de 3 milhões de hectares. A expansão possível para cultivo de grãos é de, pelo menos, 90 milhões de hectares. As áreas aptas para o dendê atingem, na Amazônia, cerca de 70 milhões de hectares, com alta aptidão em cerca de 40%. O cultivo da soja: - Uma base agrícola cientifica e tecnológica adequada, - Uma enorme experiência da produção como cultura extensiva. - Utiliza aproximadamente 25 milhões de hectares e dispõe de 100 milhões de hectares para expansão. As condições técnicas e as áreas disponíveis podem suportar um programa de biodiesel para misturas B5, B10 e B20. O agronegócio da soja emprega aproximadamente 5 milhões de pessoas em varias áreas, como: produção, insumos, transporte, processamento e distribuição, e nas cadeias produtivas de carne. Cuiabá MT/06/2006 dsamios@iq.ufrgs.br

O BRASIL É UM DOS POUCOS PAISES QUE POSSUI AS CONDIÇÕES BÁSICAS PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL PODE VERDADEIRAMENTE ENTRAR NA ERA DE BIO-ÓLEOS, OLEOQUÍMICA E BIOCOMBUSTIVEIS. Cuiabá MT/06/2006 dsamios@iq.ufrgs.br

Observações finais e Recomendações Atualmente o Estado do Rio Grande do Sul tem condições para o uso irrestrito de misturas até B2, não em forma compulsória, sempre com Biodiesel que necessariamente atenda às especificações estabelecidas em Portaria da ANP O Estado do Rio Grande do Sul tem condições para proceder com um programa de produção industrial de BIODIESEL iniciando assim uma nova era de desenvolvimento econômico e social. O Biodiesel constitui base de ampliação da agroindustria brasileira, amplia a sustentabilidade da matriz energética nacional, acelera a geração de empregos e resulta em benefícios ambientais relevantes. O Biodiesel constitui o precursor e a base para a civilização de OLEOQUÍMICA E DAS FONTES RENOVAVEIS Porto Alegre 28 de novembro de 2008 dsamios@iq.ufrgs.br