BIOQUEROSENE Prof. Dr. Rubens Maciel Filho *maciel@feq.unicamp.br Faculdade de Engenharia Química Laboratório de Otimização,Projeto e Controle Avançado (LOPCA) Laboratório de Desenvolvimento de Processos de Separação (LDPS Universidade Estadual de Campinas - – UNICAMP - Brasil

COMBUSTÍVEIS ALTERNATIVOS ETANOL – PARA VEÍCULOS LEVES BIODIESEL – PARA VEÍCULOS PESADOS BIOQUEROSENE – PARA AVIAÇÃO - PROPOSTA BIOCOMBUSTÍVEIS – COMBUSTÍVEIS QUE FAZEM USO DE MATÉRIA PRIMA RENOVÁVEL

Laboratório de Otimização,Projeto e Controle Avançado (LOPCA) Laboratório de Desenvolvimento de Processos de Separação (LDPS BIOQUEROSENE Mais de 20 anos em pesquisas de Biocombustíveis (fermentaçoes e bioprocessos -bioetanol biobutanol,biodiesel,bioesteres) obtenção de Produtos de alto valor agregado a partir de fontes renováveis Mais de 100 pesquisadores atualmente em atividade Facilidades experimentais, analíticas e computacionais Equipe base para desenvolvimento do Bioquerosene: Prof. Dr. Rubens Maciel Filho Prof. Dra. Maria Regina Wolf MAciel Dr. Cesar Benediti Batistella Doutoranda Nívea de Lima e Silva

IMPACTO DA AVIAÇÃO NA GERAÇÃO DE CO2 A aviação mundial é responsável por 2% do total de emissões de dióxido de carbono (CO2) produzidas pelo homem de acordo com a Associação Internacional de Transporte Aéreo (IATA), que reúne 230 companhias aéreas no mundo. Segundo a entidade, em 2017, 10% do combustível usado deverá ser alternativo e contribuir para a redução das emissões

Emissões de CO2 Emissões de CO2 são diretamente proporcionais à quantidade de combustível consumido: 3,15 toneladas de CO2 são produzidas pela combustão de uma tonelada de querosene Viagem São Paulo/Paris/São Paulo: uma pessoa é responsável por 1.730 kg de CO2 emitidos ou 88,1 g de CO2 por passageiro/quilômetro e um consumo de 3,5 litros de combustível por passageiro/quilômetro.

Esgotamento das Reservas de Petróleo 50 25 years OPEC countries Non-OPEC remaining time Saudi Arabia current level of production Russia Iran United States Venezuela China Nigeria Mexico U Arab Emirates Canada Kuwait Iraq Norway Algeria Brazil Libya Angola Kazakhstan Indonesia Malaysia Quatar 25 years 50 75 100 125 150 Source: Energy Information Administration/NY Times Oct 9 2004 Ethanol Production Costs (Brazil) around U$ 0.58 per gallon/ Fat or vegetal oils US 0.70-0.90 per gallon

CICLO DE CARBONO COM COMBUSTÍVEIS FOSSEIS

USO DE BIOCOMBUSTÍVEIS Balanço neutro de Carbono ou mesmo negativo

CANA DE AÇUCAR E ETANOL NO MUNDO NL quantidades MT/a Petróleo 60 Gas 40 Grãos- Alimen 10 Grãos – nonfood 10-25 NL Phil feedstock in MT/a Petroleo 0 Cana 20+* Açucar (’04) 2 Outras (arroz,...) 35 BR quantidades MT/a Petróleo 12 Cana 300+* Cana/EtOH (’03) 23/12 Outras (soy, wood) 350+ Suger cane: 12% sucrose, 30-40% water http://etd02.lnx390.lsu.edu/docs/available/etd-0228103-142646/ unrestricted/03%20Sugarcane%20and%20Sugar.pdf Etanol/Metanoe e Oleos vegetais e gorduras animais disponíveis a preços competitivos

O QUE É BIOQUEROSENE? Combustível alternativo ao querosene, produzido a partir de matérias primas renováveis Alta conversão em pouco tempo (tempo de reação de 10min). Alto grau de pureza ~100%peso Constituído por componentes com características similares ao querosene de aviação.

BIOQUEROSENE O processo alternativo desenvolvido para a produção do Bioquerosene utiliza: ETANOL E ÓLEOS VEGETAIS (OU GORDURA ANIMAL E MESMO MICRO-ALGAS) COMO REAGENTES e, portanto, faz uso de matérias primas renováveis.

PONTOS IMPORTANTES SOBRE PRODUÇÃO DO BIOQUEROSENE Faz uso de “commodities”, no caso etanol e oleos vegetais (outras formas de gordura também podem ser utilizadas) Aproveita da maior fonte de conversão de açucares em produtos químicos (na caso etanol). Outros processos que fazem uso do açucar na fermentação têm rendimentos muito baixos e portanto altos custos “dowstream”. Baixo custo de produção e flexibilidade de matéria prima Não faz uso de organismos geneticamente modificados e usa tecnologia totalmente desenvolvida no País Processo Universal na conversão e na separação (alta conversão e separação ultra-eficiente)

Forma de Obtenção Reação: Sistema integrado de alta rotação que possibilita total conversão da matéria prima entre 6-10min de reação. HPURP- High Performance Universal Conversion Process

PRODUÇÃO DO BIOQUEROSENE Etapa de Reação: Temperatura e tempo de residência especificado (condições de processo desenvolvidas– não divulgáveis por serem assunto de patente), ocorre a reação transesterificação. Transesterificação é um processo químico (reação) que converte moléculas de óleos vegetais, que são de alto peso molecular, em moléculas mais facilmente queimáveis e com menores viscosidades.

REATOR DE ALTA ROTAÇÃO

REATOR DE ALTA ROTAÇÃO

Forma de Obtenção HPUSP- High Performance Universal Separation Process Purificação Equipamento/Processo patenteado por esse grupo de pesquisa que possibilita concentrar acima de 99,9% de bioquerosene em pouco tempo com menor gasto energético que os processos convencionais. Consumo energético US 0.05/Kg HPUSP- High Performance Universal Separation Process

PRODUÇÃO DO BIOQUEROSENE Etapa de separação: Processo de separação intensificado e específico para a produção do bioquerosene, obtem-se o produto com as características desejadas. Outras formas e fontes de produção de biocombustíveis podem se beneficiar do processo de separação desenvolvido

Purificação Outras produtos podem ser purificados com alta pureza (> 99.9%)

Purificação BIOCOMBUSTÍVEL PURIFICAÇÃO BIOQUEROSENE BIODIESEL

BIOQUEROSENE LÍMPIDO ALTA PUREZA ISENTO DE PARTÍCULAS SÓLIDAS

Vantagens Custo inferior ao querosene de aviação Renovável Contribui com a redução da poluição (efeito estufa) Alto grau de pureza Custo inferior ao querosene de aviação

Vantagens Biodegradável Reduz a dependência de combustíveis fósseis Características semelhantes ao QAV

Renovável & Biodegradável Produzido a partir de óleos vegetais e etanol Facilmente absorvido pelo meio ambiente Aumenta a biodegradabilidade do querosene em presença de água (no caso de “blending”)

Redução da poluição 1)Combustível oxigenado Favorece a queima completa Reduz a emissão de monóxido de carbono

Redução da poluição Reduz as emissões de CO2 em 78% (ciclo fechado) Livre de enxofre não contribuindo com a chuva ácida 55% emissões de materiais particulados 78 a 100% gases do efeito estufa

Custo inferior ao querosene de aviação Custos, dependem muito da matéria prima a ser usada, o mesmo ocorre com qualquer combustível, inclusive biocombustivel. Etanol e Óleos Vegetais – baixo preço/flexilidade na escolha da matéria prima HPURP – processo eficiente reduz custos de produção HPUSP – processo eficiente de separação reduz custos de produção Purificação do bioquerosen (por operar em condições brandas) é no máximo US$ 0,05/kg.

Características CARACTERÍSTICA BIOQAV ANP Aspecto Límpido Límpido Ponto de Fulgor (min) 50-120 38 Massa Específica 784 771-836,6 Ponto de Congelamento <-40C -47 Água e Sedimentos <0,05 <0,05 Aromáticos 0 26,5 Enxofre 0 0,3

Características do BIOQAV 1)Baixo ponto de congelamento (Blends B1 a B20) 2)Alto Poder de Solvência 3)Máxima eficienciência na combustão (estimativa- testes são necessários) Segurança durante o vôo

Características do BIOQAV Ponto de Fulgor Segurança no manuseio e transporte (Baixa pressão de vapor) Alto grau de pureza Mínima tendência a formação de resíduos

Perspectiva de Produção BioQAV Brasil Mundo Etanol Metanol HPUCP – Qualquer óleo ou gordura pode ser usado

Perspectiva de Produção B2 = 51,82 mil m3 B2 – 2% de BIOKAV

BIOQUEROSENE CONCLUSÕES BIOCOMBUSTÍVEL PARA AVIAÇAO JÁ DISPONÍVEL-BIOQUEROSENE BLENDING COM 10, 20, 30 E 50 % JÁ TESTADOS EM TERMOS DE PONTOS DE CONGELAMENTO POSSIBILDADE DE DESENVOLVIMENTOS REGIONAIS- ÓLEO DE PALMÁCEAS PODEM SER USADOS COM MUITO SUCESSO – REGIÃO NORDESTE

Oleaginosas Potenciais, por região Dendê, soja, babaçu, cupuaçu Babaçu, soja, mamona, coco, algodão, dendê, amendoim Soja, mamona, coco, algodão, dendê, amendoim Soja, mamona, coco, algodão, dendê, amendoim Soja, canola, algodão, girassol, amendoim

PROCESSO E PRODUTO NÃO SÃO Uso/Exportação PROCESSO E PRODUTO NÃO SÃO MAIS RESTRIÇÕES