analise do impacto ambiental na producao de biodiesel via rotas

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO ESCOLA DE QUMICA

Programa de ps-graduao em Tecnologia de Processos

Marcia Cristina Santos de Mello

ANLISE DO IMPACTO AMBIENTAL NA PRODUO DE BIODIESEL VIA ROTAS: METLICA ALCALINA E ETLICA ENZIMTICA

Rio de Janeiro

Fevereiro de 2014

i



Dissertao de Mestrado apresentada ao Programa de Ps-Graduao em Tecnologia de Processos Qumicos e Bioqumicos da Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessrios obteno do ttulo de Mestre em Cincias em Engenharia de Biocombustveis e Petroqumica.

Orientadores:

Andra Medeiros Salgado, D. Sc

Fernando Luiz Pellegrini Pessoa, D. Sc

Rio de Janeiro

Fevereiro de 2014

ii

Mello, Marcia Cristina Santos de Avaliao do impacto ambiental na produo de biodiesel via rotas: metlica alcalina e etlica enzimtica/ Marcia Cristina Santos de Mello. 2014. xxix, 327 f. : il. ; 30 cm.

Dissertao (mestrado) Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola de Qumica, Programa de Ps-Graduao em Tecnologia de Processos Qumicos e Bioqumicos, Rio de Janeiro, 2014.

Orientador: Andrea Medeiros Salgado e Fernando Luiz Pellegrini Pessoa

1. Biodiesel. 2. Produo de biodiesel via rotas metlica alcalina e etlica enzimtica. 3. Avaliao de Impacto Ambiental. 4. Anlise do Ciclo de Vida. I. Salgado, Andrea Medeiros. II. Pessoa, Fernando Luiz Pellegrini. III. Universidade Federal do Rio de Janeiro. Escola de Qumica. IV. Ttulo

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Dissertao de Mestrado apresentada ao Programa de Ps-Graduao em Tecnologia de Processos Qumicos e Bioqumicos da Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessrios obteno do ttulo de Mestre em Cincias em Engenharia de Biocombustveis e Petroqumica.

Aprovada em:

__________________________________________________

Profa. Andrea Medeiros Salgado, D. Sc., EQ/UFRJ Orientadora

__________________________________________________

Prof. Fernando Luiz Pellegrini Pessoa, D. Sc., EQ/UFRJ Orientador

__________________________________________________

Profa. Fabiana Valria da Fonseca Arajo, D. Sc., EQ/UFRJ

__________________________________________________

Profa. Helosa Lajas Sanches, D. Sc., COPPE/UFRJ

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Profa. Luiza Cristina de Moura, D. Sc., IQ/UFRJ

iv

Dedico este trabalho a Deus, aos meus pais, Rosineide e Mario, e ao meu marido, Leandro, pela fora, carinho, pacincia, compreenso, pelo apoio incondicional e,

por estarem ao meu lado, no somente neste, mas tambm em todos os momentos da minha vida.

v

AGRADECIMENTOS

A Deus, pela fora, coragem e determinao em todos os momentos. Agradeo pelos meus pais e meu marido, que fizeram e fazem toda a diferena, neste momento e em todos os outros momentos da minha vida.

Aos meus pais, por fornecerem toda base para que eu pudesse chegar at aqui. Agradeo tambm pelo amor, pela compreenso, pela pacincia, pelo apoio e por tudo que fizeram e fazem por mim incondicionalmente.

Ao meu marido, amigo e companheiro, sempre presente em todos os momentos da minha vida. Agradeo pela fora, pela amizade, pela pacincia, pelo companheirismo e pelo imenso e recproco amor.

Aos familiares e amigos pela amizade, pela compreenso das ausncias e pela palavra de apoio sempre mencionada.

Aos professores Andra Medeiros e Fernando Pellegrini pelo tema proposto, pelo apoio e pela orientao. Agradeo pela disponibilidade em me receber nos horrios de almoo e pela compreenso.

vi

Voc no sabe o quanto eu caminhei pra chegar at aqui

Percorri milhas e milhas antes de dormir

Eu no cochilei

Os mais belos montes escalei

Nas noites escuras de frio chorei, ei, ei, ei...

Cidade NegraCidade NegraCidade NegraCidade Negra

A f em Deus nos faz crer no incrvel, ver o invisvel

e realizar o impossvel.

Autor desconhecidoAutor desconhecidoAutor desconhecidoAutor desconhecido

graa divina comear bem. graa maior persistir na caminhada certa.

Mas graa das graas no desistir nunca.

Dom Hlder CmaraDom Hlder CmaraDom Hlder CmaraDom Hlder Cmara

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RESUMO

MELLO, Marcia Cristina Santos de. Anlise do impacto ambiental na produo de biodiesel via rotas: metlica alcalina e etlica enzimtica. Orientadores: Prof(a). Andra Medeiros Salgado e Prof. Fernando Luiz Pellegrini Pessoa. Dissertao (Mestrado em Engenharia de Biocombustveis e Petroqumica) - Escola de Qumica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2014.

Este trabalho prope uma anlise comparativa dos impactos ambientais associados produo de biodiesel de soja por duas rotas: metlica alcalina (catalisador: hidrxido de sdio) e etlica enzimtica (catalisador: lipase). A metodologia proposta contemplou, inicialmente, a simulao das etapas do processo produtivo do biodiesel, da transesterificao purificao, via uso do software ASPEN HYSYS (Aspentech Inc.) e, posteriormente, uma anlise comparativa dos principais impactos ambientais observados em cada caso com base na aplicao das seguintes metodologias: anlise dos princpios da qumica verde e clculo de mtricas de sustentabilidade. Realizou-se, tambm, a anlise do ciclo de vida ACV do tipo cradle to gate, por meio da elaborao de inventrios com base no uso do software Microsoft Excel. Para compor estes inventrios, a simulao forneceu os dados referentes ao processo produtivo do biodiesel e as informaes da literatura, os demais dados do ciclo do produto. Por meio da ACV, foram realizadas avaliaes das seguintes categorias de impacto ambiental: uso de energia no renovvel (UE), potencial para causar efeito estufa (PEE), potencial de destruio da camada de oznio (PDCO), potencial de formao de oznio fotoqumico (PFOF) e potencial de acidificao (PA). Os resultados apontaram a rota metlica como a de pior desempenho ambiental, a exceo de uma das mtricas de sustentabilidade e da categoria de impacto PFOF. No clculo da mtrica que relaciona a carga de matria-prima fresca sobre a quantidade de produto gerado, a rota metlica apresentou melhor resultado em funo da diferena das massas moleculares dos lcoois e do reciclo de metanol, o que no ocorre na rota etlica, em que utilizada quantidade estequiomtrica de etanol. Quanto categoria de impacto PFOF, a rota etlica apresentou o pior desempenho devido quantidade de hidrocarbonetos gerada, principalmente, durante a queima da palha na etapa de produo da cana-de-acar.

viii

Palavras-chave: Biodiesel. Biodiesel de soja. Simulao de processo. Hysys. Rota metlica. Rota etlica. Catlise alcalina. Catlise enzimtica. Lipase. Anlise do Ciclo de Vida. Impacto Ambiental. ACV.

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ABSTRACT

MELLO, Marcia Cristina Santos de. Anlise do impacto ambiental na produo de biodiesel via rotas: metlica alcalina e etlica enzimtica. Orientadores: Prof(a). Andra Medeiros Salgado e Prof. Fernando Luiz Pellegrini Pessoa. Dissertao (Mestrado em Engenharia de Biocombustveis e Petroqumica) - Escola de Qumica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2014.

This thesis proposes a comparative environmental impact analysis of the soybean biodiesel production by two routes: methylic alkali-catalyzed (catalyst: sodium hydroxide) and ethylic enzyme-catalyzed (catalyst: lipase).The proposed methodology initially included the simulation of the stages of the production process of biodiesel, from transesterification to purification, by ASPEN HYSYS (Aspentech Inc.) and subsequently a comparative analysis of the main environmental impacts observed in each case based the application of the following methods: analysis of the principles of green chemistry and calculation of sustainability metrics . Also was held the life cycle assessment - LCA - from the cradle to gate, through the elaboration of inventories based on the use of Microsoft Excel software. To develop these inventories, the simulation provided the data concerning the production process of biodiesel and literature information provided other data of the product cycle. Through LCA, evaluations of the following environmental impact categories were performed: use of non-renewable energy (UE), potential to cause greenhouse effect (PEE), potential of the ozone depletion (PDCO), potential of the photochemical oxidants creation (PFOF) and potential of acidification (PA). The results indicated the worst environmental performance to the methylic route, with of the exception of one of the metrics of sustainability and the impact category PFOF. In the metric calculation which relates the flow of the fresh raw material on the amount of product generated, the methylic route showed better results due to the recycle of methanol, which does not occur in ethylic route, in which is used a stoichiometric amount of ethanol. As for the impact category PFOF, the ethylic route showed the worst performance due to the amount of hydrocarbons generated mainly during the burning of straw in the cane sugar production stage.

x

Keywords: Biodiesel. Soybean biodiesel. Process simulation. Hysys. Methylic route. Ethylic route. Alkaline catalysis. Enzymatic catalysis. Lipase. Life Cycle Assessment LCA.

xi

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Previso da demanda de energia e perfil da matriz energtica mundial ..... 1

Figura 2: Evoluo do preo do petrleo .................................................................... 3

Figura 3: Importao e exportao de leo diesel no Brasil ....................................... 5

Figura 4: Variao da participao anual de cada matria-prima utilizada na produo de biodiesel no Brasil ................................................................................. 6

Figura 5: Produo nacional e regional de biodiesel entre 2006 e 2010 .................... 8

Figura 6: Reao de transesterificao .................................................................... 12

Figura 7: Variaes da colorao do biodiesel em funo das diferentes matrias-primas ...................................................................................................................... 14

Figura 8: Produo de biodiesel por pases em 2011 .............................................. 17

Figura 9: Evoluo do teor de biodiesel ................................................................... 19

Figura 10: Consumo de biodiesel por pases ........................................................... 21

Figura 11: Preos internacionais dos leos vegetais ............................................... 25

Figura 12: Destino do leo de soja produzido no Brasil ........................................... 26 Figura 13: Perfil da produo do etanol no mundo ................................................... 28

Figura 14: Comparao entre o custo de importao do etanol anidro e do metanol .. ... ............................................................................................................................. 29

Figura 15: Influncia do pH e da temperatura na ao da lipase ............................. 33

Figura 16: Representao esquemtica da produo de biodiesel .......................... 36

Figura 17: Mecanismo de produo de biodiesel via rota alcalina ........................... 40

Figura 18: Influncia do tipo de leo na alcolise via metanol e etanol .................... 41

Figura 19: Influncia do tempo de aquecimento do leo na formao de produto pela rota etlica ................................................................................................................. 41

Figura 20: Comportamento de diferentes lipases ..................................................... 42

Figura 21: Influncia do lcool, da quantidade de enzima livre ou imobilizada na concentrao de produto .......................................................................................... 43

xii

Figura 22: influncia das formas livre e imobilizada na quantidade de biocatalisador empregado ............................................................................................................... 43

Figura 23: Influncia do tipo de suporte do catalisador ............................................ 44

Figura 24: Especificidade de trs diferentes enzimas imobilizadas em diferentes tipos de lcool ................................................................................................................... 45

Figura 25: Efeito do aumento da concentrao de lcool na concentrao de produto ................................................................................................................................. 46

Figura 26: Efeito do teor de lcool na quantidade de reutilizaes da enzima imobilizada ............................................................................................................... 46

Figura 27: Converso em funo do tempo de reao na presena e ausncia de solvente .................................................................................................................... 47

Figura 28: Transesterificao em trs estgios ........................................................ 48

Figura 29: Transesterificao em dois estgios ....................................................... 48

Figura 30: Representao do processo proposto rota metlica alcalina ................ 51

Figura 31: Representao do processo proposto rota etlica enzimtica .............. 51

Figura 32: Influncia do lcool e do catalisador ....................................................... 61

Figura 33: Fluxograma da produo de biodiesel pela rota metlica alcalina ........... 65

Figura 34: Representao esquemtica do balano global de massa e energia rota metlica alcalina ........................................................................................................ 69

Figura 35: Fluxograma da produo de biodiesel pela rota etlica enzimtica ......... 78

Figura 36: Representao esquemtica do balano global de massa e energia rota etlica enzimtica ...................................................................................................... 81

Figura 37: Comparao da volatilidade dos steres linoleato de metila e linoleato de etila em mistura binria com gua ............................................................................ 87

Figura 38: Estrutura representativa da dinmica aplicada em uma anlise de ACV .... ............................................................................................................................... 117

Figura 39: Etapas consideradas em cada sistema de produto analisado .............. 124

Figura 40: Polgonos onde se localizam os maiores produtores de biodiesel dos Estados de GO e RS .............................................................................................. 128

Figura 41: Seleo dos municpios para instalao das usinas de biodiesel ......... 129

Figura 42: Subsistema de produo de metanol .................................................... 145

xiii

Figura 43: Fluxograma representativo da produo de metanol ............................ 146

Figura 44: reas de colheita de cana no Estado de So Paulo: por tipo ............... 153 Figura 45: Subsistema de produo de cana-de-acar ........................................ 154

Figura 46: Representao esquemtica da produo de etanol ............................ 157

Figura 47: Subsistema de produo de lcool etlico anidro .................................. 159

Figura 48: Fluxograma representativo da produo de gros de soja .................. 160 Figura 49: Subsistema de produo de gros de soja ........................................... 163 Figura 50: Esquema do transporte de fertilizante NPK ........................................... 164

Figura 51: Subsistema de produo de leo de soja ............................................. 169 Figura 52: Fluxos de movimentao de etanol anidro para as unidades produtoras de biodiesel etlico ....................................................................................................... 173

Figura 53: Consumo de diesel por muncipio e os fluxos de movimentao do biodiesel ................................................................................................................. 177

Figura 54: Balano de carbono nos sistemas de produo de biodiesel ................ 183

Figura 55: Comparao entre os consumos materias por rota de produo de biodiesel ................................................................................................................. 185

Figura 56: Anlise de contribuio dos subsistemas para a rota metlica (GO) ..... 189 Figura 57: Anlise de contribuio dos subsistemas para a rota metlica (RS) ...... 189 Figura 58: Anlise de contribuio dos subsistemas para a rota etlica (GO) ........ 190 Figura 59: Anlise de contribuio dos subsistemas para a rota etlica (RS) ......... 190 Figura 60: Consumo de gua por rota de produo e por susbsistemas ............... 192

Figura 61: Influncia de cada rota de produo de biodiesel e localidade sobre as categorias de impacto ambiental analisadas .......................................................... 199

Figura 62: Comparao dos impactos ambientais causados pelas rotas metlica e etlica ...................................................................................................................... 200

Figura 63: Contribuio de cada subsistema sobre as categorias de impacto ambiental analisadas .............................................................................................. 202

Figura 64: Comparao entre o consumo de materiais para a rota metlica com e sem os dados do SPS ............................................................................................ 210

xiv

Figura 65: Comparao entre as categorias de impacto da rota metlica, com e sem os dados da soda ................................................................................................... 211

xv

LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Evoluo das plantas de biodiesel no mercado nacional ........................... 8

Tabela 2: Valores mdios de produo de leo apresentados por algumas oleaginosas brasileiras ............................................................................................. 24

Tabela 3: Produo de leos vegetais no Brasil ...................................................... 25

Tabela 4: Composio aproximada dos cidos graxos que constituem o leo de soja ................................................................................................................................. 27

Tabela 5: Vantagens e desvantagens do metanol e do etanol anidro ...................... 29

Tabela 6: Quantidades e condies usuais comparativas entre metanol e etanol anidro ....................................................................................................................... 30

Tabela 7: Resumo da comparao entre as rotas de catlise para produo de biodiesel ................................................................................................................... 52

Tabela 8: Composio experimental do leo de soja ............................................... 53 Tabela 9: Composio da carga de TAG ................................................................. 54

Tabela 10: Propriedades dos TAG predio de propriedades .............................. 55

Tabela 11: Propriedades dos steres predio de propriedades .......................... 57

Tabela 12: Comparao dos clculos pela metodologia de Constantinou-Gani (CG) dados trilinolena ...................................................................................................... 58

Tabela 13: Parmetros utilizados na rota alcalina metlica ...................................... 59

Tabela 14: Condies operacionais das etapas de purificao do produto rota alcalina ..................................................................................................................... 62

Tabela 15: Propriedades das correntes da rota metlica alcalina ............................. 66

Tabela 16: Comparao das propriedades do biodiesel formado via rota metlica alcalina vs especificao da Resoluo ANP n14/2012 ......................................... 69

Tabela 17: Balanos de massa envolvidos no processo de transesterificao por catlise alcalina ........................................................................................................ 70

Tabela 18: Balanos de energia envolvidos no processo de transesterificao por catlise alcalina ........................................................................................................ 71

Tabela 19: Parmetros utilizados na rota enzimtica ............................................... 71

xvi

Tabela 20: Condies operacionais da etapas de purificao do produto rota enzimtica ................................................................................................................ 74

Tabela 21: Propriedades das correntes da rota etlica enzimtica ........................... 79

Tabela 22: Comparao das propriedades do biodiesel formado via rota enzimtica vs especificao da Resoluo ANP n14/2012....................................................... 81

Tabela 23: Balano de massa envolvido no processo de transesterificao por catlise enzimtica ................................................................................................... 82

Tabela 24: Balano de energia envolvido no processo de transesterificao por catlise enzimtica ................................................................................................... 83

Tabela 25: Variaes nas quantidades de biodiesel e glicerina formados ............... 84

Tabela 26: Variaes de massa e energia baseadas na comparao das duas rotas analisadas ................................................................................................................ 84

Tabela 27: Diferenas na quantidade de correntes residuais .................................. 85

Tabela 28: Diferenas nas quantidades de reagentes perdidos............................... 85

Tabela 29: Anlise comparativa das entradas de energia antes e depois do reaproveitamento energtico .................................................................................... 90

Tabela 30: Mtricas para avaliao das rotas do processo de produo de biodiesel ... ............................................................................................................................. 93

Tabela 31: Comparao entre os resduos gerados nas duas rotas analisadas ...... 94

Tabela 32: Quantidade de contaminantes nas correntes residuais .......................... 94

Tabela 33: Clculo do Fator E .................................................................................. 96

Tabela 34: Teor de contaminantes na corrente de produto final .............................. 97

Tabela 35: Ponto de fulgor das substncias envolvidas na produo do biodiesel........ ......................................................................................................... 105

Tabela 36: Anlise dos princpios da qumica verde .............................................. 106

Tabela 37: Entradas e sadas de energia antes da eficincia energtica ........... 108

Tabela 38: Entradas e sadas de energia depois da eficincia energtica .......... 108

Tabela 39: Comparao das rotas metlica e etlica pela mtrica E.1 .................... 109



xvii

Tabela 42: Mtrica M.3 massa de matria fresca por massa de biodiesel .......... 112

Tabela 43: Comparao das mtricas de sustentabilidade-matria ....................... 113

Tabela 44: Tipos de ACV ....................................................................................... 122

Tabela 45: Capacidade til dos seis maiores produtores de biodiesel ................... 127

Tabela 46: Comparao entre as capacidades teis por usinas produtoras de biodiesel em GO e RS ............................................................................................ 128

Tabela 47: Relao energia-massa das fontes de energia no renovveis consideradas .......................................................................................................... 131

Tabela 48: Fatores de caracterizao: frmulas e definies ................................ 132

Tabela 49: Fatores de impacto ambiental associados s emisses atmosfricas . 132

Tabela 50: Exemplo de clculo de fator de relevncia para uma determinada categoria................................................................................................................. 133

Tabela 51: Exemplo de clculo do indicador ambiental ......................................... 134

Tabela 52: Valores anuais totais para cada categoria no Brasil ............................. 134

Tabela 53: Oferta de energia eltrica no Brasil em 2012 ....................................... 138

Tabela 54: Inventrio da gerao e distribuio de 1 GJ de energia eltrica ......... 139

Tabela 55: Quantidade de derivados produzidos pelas refinarias no Brasil em 2012 . ... ........................................................................................................................... 140

Tabela 56: Fatores de alocao do leo diesel e do leo combustvel .................. 142

Tabela 57: Inventrio de produo de energia trmica pelo uso de leo diesel ..... 143

Tabela 58: Inventrio de produo de energia trmica pelo uso de leo combustvel . .. l ........................................................................................................................... 143

Tabela 59: Inventrio de produo de energia trmica pelo uso de gs natural .... 144

Tabela 60: Distncia mdia para clculo do inventrio da importao de metanol 147

Tabela 61: Inventrio para o transporte martimo de 1.000 kg.km ......................... 149

Tabela 62: Inventrio da produo da soda custica ............................................. 151

Tabela 63: Emisses nas operaes mecanizadas ............................................... 163

Tabela 64: Distncias para o transporte de fertilizantes NPK at GO .................... 165

Tabela 65: Distncias para o transporte de fertilizantes NPK at RS .................... 165

xviii

Tabela 66: Distncia mdia para o transporte de calcrio ..................................... 166

Tabela 67: Dados utilizados para o clculo das emisses no trasnporte do fertilizante e do calcrio ........................................................................................................... 167

Tabela 68: Clculo do fator de alocao do leo de soja ....................................... 170 Tabela 69: Maiores produtores de etanol ............................................................... 172

Tabela 70: Distncias mdias entre o fornecimento de etanol e as usinas de produo de biodiesel etlico ................................................................................. 173

Tabela 71: Portos por onde ocorre a importao de metanol no Brasil .................. 174

Tabela 72: Distncias mdias entre o fornecimento de metanol e as usinas de produo de biodiesel metlico ............................................................................... 175

Tabela 73: Municpios com a maior produo de soja em 2011 ............................ 176 Tabela 74: Distncias mdias entre a produo de soja e as usinas de produo de biodiesel ................................................................................................................. 176

Tabela 75: Distncia mdia para o transporte de hidrxido de sdio ..................... 176

Tabela 76: Distncias mdias entre usinas de biodiesel e pontos de distribuio . 177

Tabela 77: Distncias e cargas utilizadas para o inventrio do transporte ............. 178

Tabela 78: Balano de CO2 nos sistemas de produo de biodiesel ..................... 181

Tabela 79: Consumo de recursos materiais ........................................................... 184

Tabela 80: Perfil de consumo de recursos materiais por rota produtiva ................. 185

Tabela 81: Consumo de materiais nos sistemas de produtos ................................ 186

Tabela 82: Consumo de gua por rota e por subsistemas ..................................... 191

Tabela 83: Impacto ambiental causado por rota de produo de biodiesel e localidade ............................................................................................................... 198

Tabela 84: Contribuio de cada subsistema da rota metlica para cada categoria de impacto ambiental .................................................................................................. 200

Tabela 85: Contribuio de cada subsistema da rota etlica para cada categoria de impacto ambiental .................................................................................................. 201

Tabela 86: Indicador ambiental com base nas emisses atmosfricas .................. 205

Tabela 87: Indicador ambiental com base nos rejeitos totais ................................. 206

xix

Tabela 88: Indicador ambiental com base em todas as categorias de impacto consideradas .......................................................................................................... 207

Tabela 89: Comparao entre o consumo de materiais da rota metlica, com e sem a influncia do SPS ................................................................................................... 210

Tabela 90: Comparao dos impactos da rota metlica, com e sem a influncia do SPS ........................................................................................................................ 211

Tabela 91: Indicador ambiental com base na excluso do subsistema de produo de soda custica .................................................................................................... 213

Tabela A-1: Inventrio da produo de leo diesel ................................................ 239

Tabela A-2. Inventrio da produo de leo combustvel ...................................... 241

Tabela A-3: Inventrio da produo de metanol..................................................... 244

Tabela A-4: Inventrio parcial do transporte de fertilizante e de calcrio em So Paulo ...................................................................................................................... 245

Tabela A-5: Inventrio da produo de cana-de-acar ........................................ 246

Tabela A-6. Inventrio da produo de etanol anidro ............................................. 250

Tabela A-7. Inventrio parcial do transporte de fertilizante e de calcrio em Gois....... ............................................................................................................... 254

Tabela A-8. Inventrio parcial do transporte de fertilizante e de calcrio no Rio Grande do Sul ........................................................................................................ 255

Tabela A-9: Inventrio da produo de gros de soja em Gois............................ 256 Tabela A-10: Inventrio da produo de gros de soja no Rio Grande do Sul ...... 260 Tabela A-11: Inventrio parcial da produo do leo de soja ................................ 265 Tabela A-12. Inventrio total do leo de soja em Gois ......................................... 268 Tabela A-13: Inventrio total do leo de soja no Rio Grande do Sul ...................... 272 Tabela A-14. Inventrio parcial do transporte em Gois ........................................ 277

Tabela A-15: Inventrio parcial do transporte no Rio Grande do Sul ..................... 278

Tabela A-16: Inventrio do subsistema de produo de biodiesel ......................... 279

Tabela A-17: Inventrio da rota metlica em Gois ................................................ 281

Tabela A-18. Inventrio da rota metlica no Rio Grande do Sul ............................. 288

Tabela A-19. Inventrio da rota etlica em Gois ................................................... 295

xx

Tabela A-20. Inventrio da rota etlica no Rio Grande do Sul ................................ 302

Tabela A-21: Inventrio da anlise de sensibilidade - excluso da soda (GO) ...... 308 Tabela A-22: Inventrio da anlise de sensibilidade - excluso da soda (RS) ....... 314 Tabela B-1: Descrio das massas de petrleo e gs natural na rota metlica alcalina GO ....................................................................................................................... 321

Tabela B-2: Descrio das massas de petrleo e gs natural na rota metlica alcalina RS ....................................................................................................................... 322

Tabela B-3: Descrio das massas de petrleo e gs natural na rota etlica enzimtica GO ..................................................................................................... 324

Tabela B-4: Descrio das massas de petrleo e gs natural na rota etlica enzimtica RS ..................................................................................................... 325

Tabela B-5: Energias utilizadas para o clculo da categoria de impacto UE ......... 327

xxi

LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS

ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas. ACV Anlise do Ciclo de Vida. AGL cido Graxo Livre. AICHE American Institute of Chemical Engineers (Instituto Americano

de Engenheiros Qumicos). AICV Avaliao de Impacto de Ciclo de Vida. ANP Agncia Nacional do Petrleo, Gs Natural e Biocombustveis. BEN Balano Energtico Nacional. BRIC Brasil, Rssia, China e ndia. CEN Comit Europen de Normalisation (Comit Europeu de

Normalizao). CNE Comisso Nacional de Energia. CNPE Conselho Nacional de Poltica Energtica. COV Composto Orgnico Voltil. COVNM Composto Orgnico Voltil No Metano. CSTR Continuous Stirred-Tank Reactor (Vaso-Reator Contnuo

Agitado). DBO Demanda Bioqumica de Oxignio. DQO Demanda Qumica de Oxignio. EPA Environmental Protection Agency (Agncia de Proteo

Ambiental). FISPQ Ficha de Informao de Segurana de Produtos Qumicos. GFL Gerao de Efluentes Lquidos. GRS Gerao de Resduos Slidos. IchemE Institution of Chemical Engineers (Instituio dos Engenheiros

Qumicos). ICV Inventrio de Ciclo de Vida. ISO International Organization for Standardization (Organizao

Internacional para Padronizao). LLE Liquid-liquid Equilibrium MRI Midwest Reseach Institute (Instituto de Pesquisa do Meio-

oeste). NBB National Biodiesel Board (Comit Nacional de Biodiesel). NRTL Non-random Two Liquid Model

xxii

NSDB National Soydiesel Development Board (Comit de Desenvolvimento do Diesel de Soja Nacional).

OCDE Organizao para Cooperao e Desenvolvimento Econmico (Organisation for Economic Cooperation and Development OECD).

OPEP Organizao dos Pases Exportadores de Petrleo (Organization of the Petroleum Exporting Countries OPEC).

PFR Plug Flow Reactor (Reator de Fluxo Pistonado). PNPB Programa Nacional de Produoe Uso do Biodiesel. PA Potencial de Acidificao. PDCO Potencial de Destruio de Camada de Oznio. PEE Potencial de Causar Efeito Estufa. PFOF Potencial de Formao de Oznio Fotoqumico. PROBIODIESEL Programa Nacional do Biodiesel. RANP Resoluo ANP. REPA Resource and Environmental Profile Analysis (Anlise do Perfil

de Recursos e do Meio Ambiente). REPLAN Refinaria do Planalto Paulista. SPB Subsistema de Produo de Biodiesel (processo produtivo). SPE Subsistema de Produo de Etanol. SPM Subsistema de Produo de Metanol. SPO Subsistema de Produo de leo de Soja. SPS Subsistema de Produo de Soda. ST Subsistema de Transporte. TAG Triacilglicerdeos. TAG LiLiLi Trilinolena. TAG LiLiO TAG misto composto por duas cadeias de cido graxo linolena

e uma cadeia de olena. TAG LiLiP TAG misto composto por duas cadeias de cido graxo linolena

e uma cadeia de palmtico. TAG LiOP TAG composto por uma cadeia de cido graxo linlolena, uma

de olena e uma de palmtico. TAG LiOO TAG composto por uma cadeia de cido graxo linolena e duas

de olena. UE Uso de Energia No Renovvel. UNIQUAC Universal Quasi-Chemical UPGN Unidade de Processamento de Gs Natural. VLE Vapour-liquid Equilibrium

xxiii

WTI West Texas Intermediate (Intermedirio do Oeste do Texas).

xxiv

LISTA DE SMBOLOS

BX leo diesel contendo X% de biodiesel. CFC eq Cloro-fluor-carbono equivalente CH3OH Metanol. CH4 Metano. C2H4 eq Eteno equivalente. CO Monxido de carbono. CO2 Dixido de carbono. CO2 eq Dixido de carbono equivalente. D-XXX Decantador/Separador. G Variao da energia de Gibbs padro a 298 K. Hf Variao da entalpia de formao padro a 298 K. Hv Variao da entalpia de vaporizao padro a 298 K. E-XXX Trocador de calor. E-S Complexo enzima-substrato. F-XXX Vaso de Flash. K+ on potssio. K2O xido de potssio. KOH Hidrxido de potssio. M-XXX Misturador. Na+ on sdio. NaOH Hidrxido de sdio. N2O xido nitroso. NOx xidos de nitrognio. NPK Nitrognio, fsforo e potssio. P-XXX Bomba. Pc Presso crtica. P2O5 Pentxido de fsforo. pH Potencial hidrogeninico. Q-EXXX Carga trmica do trocador de calor. R-XXX Reator de Converso. SOX xidos de enxofre. SO2 Dixido de enxofre. SO2 eq Dixido de enxofre equivalente.

xxv

Tc Temperatura crtica. Teb Ponto de ebulio normal. Tm Ponto de fuso normal. Vc Volume crtico. Vm Volume molar. W Fator de acentricidade. We-PXXX Energia eltrica consumida pela bomba para realizar trabalho

de eixo.

xxvi

SUMRIO

CAPTULO 1 INTRODUO .................................................................................... 1

CAPTULO 2 REVISO BIBLIOGRFICA ............................................................. 11

2.1 Biodiesel: definio e caractersticas............................................................. 11

2.2 Breve histrico ................................................................................................. 14

2.3 Situao atual e perspectivas futuras ............................................................ 22

2.4 Matrias-primas ................................................................................................ 23

2.4.1 leo de soja ................................................................................................... 24 2.4.1.1 Caractersticas de mercado ....................................................................... 24

2.4.1.2 Propriedades fsico-qumicas ................................................................... 26

2.4.2 lcoois ........................................................................................................... 27 2.4.3 Catalisadores ................................................................................................. 30

2.4.3.1 Lipase .......................................................................................................... 32

2.5 Processo produtivo do biodiesel .................................................................... 35

2.5.1 Rota alcalina .................................................................................................. 39

2.5.2 Rota enzimtica ............................................................................................. 40

2.5.3 Diferenas: rotas alcalina e enzimtica ....................................................... 50

CAPTULO 3 SIMULAO DAS ROTAS DE PRODUO DE BIODIESEL ....... 53

3.1 Predio de propriedades ............................................................................... 53

3.2 Simulao da rota metlica alcalina ................................................................ 59

3.3 Simulao da rota etlica enzimtica .............................................................. 71

3.4 Anlise comparativa das rotas propostas ..................................................... 83

CAPTULO 4 AVALIAO DE IMPACTO AMBIENTAL ....................................... 91

4.1 Aplicao dos princpios da qumica verde ................................................... 92

xxvii

4.1.1 Princpio 1: preveno .................................................................................. 93

4.1.2 Princpio 2: economia de tomos ................................................................ 95

4.1.3 Princpio 3: sntese qumica com menor toxicidade .................................. 96

4.1.4 Princpio 4: desenvolvimento de compostos seguros............................... 97

4.1.5 Princpio 5: diminuio do uso de solventes e auxiliares ......................... 98

4.1.6 Princpio 6: eficincia energtica ................................................................. 98

4.1.7 Princpio 7: uso de substncias renovveis ............................................... 99

4.1.8 Princpio 8: reduo do uso de derivados ................................................ 100

4.1.9 Princpio 9: catlise ..................................................................................... 100

4.1.10 Princpio 10: desenvolvimento de compostos degradveis .................. 101

4.1.11 Princpio 11: anlise em tempo real para a preveno da poluio ..... 102

4.1.12 Princpio 12: qumica segura para a preveno de acidentes ............... 104

4.1.13 Concluso da anlise dos princpios da qumica verde ........................ 105

4.2 Utilizao das mtricas de sustentabilidade ............................................... 107

4.2.1 Mtricas de sustentabilidade: energia....................................................... 107

4.2.1.1 Mtrica E.1 ................................................................................................ 107

4.2.1.2 Mtrica E.2 ................................................................................................ 110

4.2.1.3 Mtrica E.3 ................................................................................................ 111

4.2.2 Mtricas de sustentabilidade: matria....................................................... 111

4.3 Anlise do ciclo de vida (ACV) ...................................................................... 114 4.3.1 Histrico da anlise de ciclo de vida ......................................................... 115

4.3.2 Metodologia de uma anlise de ciclo de vida ........................................... 116

4.3.2.1 Definio de objetivo e escopo ............................................................... 117 4.3.2.2 Anlise de inventrio ............................................................................... 118

4.3.2.3 Avaliao de impacto ............................................................................... 119

4.3.2.4 Interpretao da ACV ............................................................................... 121

4.3.3 Estudo de caso ............................................................................................ 122

xxviii

4.3.3.1 Definio do objetivo ............................................................................... 122 4.3.3.2 Definio do escopo ................................................................................ 123

4.3.3.2.1 Funo do sistema, unidade funcional e fluxo de referncia ............ 123

4.3.3.2.2 Definio do sistema de produto ......................................................... 124

4.3.3.2.3 Definio das fronteiras do sistema .................................................... 125

4.3.3.2.3.1 Localizao das usinas produtoras de biodiesel ............................ 127

4.3.3.3 Procedimento de alocao ...................................................................... 130

4.3.3.4 Metodologia de avaliao de impactos ambientais ............................... 130

4.3.3.5 Requisitos da qualidade dos dados, suposies e limitaes ............ 135

4.3.3.6 Interpretao ............................................................................................. 136

4.3.3.7 Reviso crtica .......................................................................................... 136

4.3.3.8 Tipo e formato do relatrio final de estudo ............................................ 137

4.3.3.9 Anlise do inventrio ............................................................................... 137

4.3.3.9.1 Inventrio da produo de energia eltrica ........................................ 137

4.3.3.9.2 Inventrio da produo de leo diesel e de leo combustvel .......... 140

4.3.3.9.3 Inventrio do uso de leo diesel e de leo combustvel para a produo de energia trmica .............................................................................. 142

4.3.3.9.4 Inventrio do uso de gs natural para a produo de energia trmica .. ... ........................................................................................................................... 143

4.3.3.9.5 Inventrio da produo de metanol ..................................................... 144

4.3.3.9.6 Inventrio da produo de soda custica ........................................... 150

4.3.3.9.7 Inventrio da produo de cana-de-acar ........................................ 152

4.3.3.9.8 Inventrio da produo de lcool etlico anidro ................................. 156

4.3.3.9.9 Inventrio da produo de soja............................................................ 160 4.3.3.9.10 Inventrio da produo de leo de soja ............................................ 167 4.3.3.9.11 Inventrio da etapa de transporte ...................................................... 171

4.3.3.9.12 Inventrio da produo de biodiesel ................................................. 179

4.3.3.10 Interpretao: anlise dos resultados .................................................. 180

xxix

4.3.3.10.1 Balano de CO2 .................................................................................... 180

4.3.3.10.2 Avaliao de impacto e anlise de contribuio .............................. 183

4.3.3.10.3 Avaliao de completeza e consistncia .......................................... 208

4.3.3.10.4 Anlise de sensibilidade .................................................................... 209

CAPTULO 5 CONCLUSES E SUGESTES ................................................... 215

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ..................................................................... 219

APNDICE A INVENTRIOS ............................................................................. 239

APNDICE B PARMETROS PARA O CLCULO DO USO DE ENERGIA NO RENOVVEL: UE .................................................................................................. 321

1

CAPTULO 1 INTRODUO

O crescimento da economia mundial tem sido acompanhado pela demanda crescente por energia que, em praticamente todo o mundo, proveniente de fontes fsseis, no renovveis. A Figura 1 permite constatar o crescimento da demanda energtica mundial (Figura 1a) e a significativa participao das fontes fsseis (Figura 1b).

(a)

(b)

Figura 1: Previso da demanda de energia e perfil da matriz energtica mundial (EIA, 2013a). Demanda mundial de energia em exajoule (Fig. 1a) e perfil da

matriz energtica mundial ao longo do perodo 2002-2018 (Fig. 1b).

Conforme dados da EIA (2013a), apresentados na Figura 1, tem-se que mais de 80% da energia consumida, anualmente, no perodo entre 2002 e 2018 (demanda histrica e prevista), obtida a partir da queima de carbono fssil.

Apesar de os valores evidenciados mostrarem que a participao das energias renovveis tem crescido pouco no perodo entre 2002 e 2010, a previso para 2018 mostra que dos 643 EJ necessrios para abastecer a humanidade, 13 %

2

sero provenientes de fontes renovveis. Em termos relativos, isso significa um aumento estimado de 3,9 % ao ano.

O crescimento supracitado motivado principalmente por trs pilares, os quais tm impulsionado a procura por energia renovvel em muitos mercados: a segurana energtica, a economicidade e a preservao do meio ambiente.

O fator segurana energtica emerge da necessidade crescente da importao de energia quando a produo interna no atende a demanda, o que se verifica, principalmente, em mercados industrializados e emergentes tais como Estados Unidos, Europa e Brasil. Dessa forma, a economia pode ficar dependente de outros mercados, alguns dos quais problemticos, e afetar de forma significativa a soberania do pas.

Neste ponto, verifica-se que 72,6 % das reservas mundiais de petrleo (principal recurso energtico consumido no mundo) encontram-se sob o regime de produo da Organizao dos Pases Exportadores de Petrleo (OPEP), na qual alguns pases membros apresentam, historicamente, grande instabilidade poltica, tais como Iraque, Ir e Venezuela. Em contrapartida, somente 21,7 % das reservas pertencem aos pases que consomem mais de 72,9 % do petrleo consumido no mundo, pertencentes Organizao para Cooperao e Desenvolvimento Econmico OCDE (Estados Unidos, Canad, Reino Unido, Frana, Alemanha, Itlia, Japo, Coreia do Sul, Austrlia, Chile, Mxico, Turquia, entre outros) e ao BRIC (Brasil, Rssia, ndia e China) (ANP, 2013a). Nota-se que a dependncia externa de petrleo considervel e promove alguma preocupao.

Outro fator considerado o econmico. O acesso mais restrito s amplas reservas da OPEP, devido ao maior controle dos governos, tem levado os pases consumidores a buscar reservas em pontos mais remotos como, por exemplo, guas profundas. Essa situao tem levado a risco e a custo maiores na obteno da commodity.

Esse fator, bem como outros de ordem econmica, tem contribudo para elevar os preos desta commodity para a ordem de US$ 100,00 por barril, com base nas cotaes dos petrleos marcadores BRENT e WTI (West Texas Intermediate), verificadas em 2014 (EIA, 2014). Tais preos mais elevados favorecem alternativas substitutas, visto que se torna vivel economicamente a explorao de outras formas de energia, tais como elica, solar e bioenergia, pela equiparao dos custos com o da aquisio de petrleo.

3

Dessa forma, pode-se constatar que, atualmente, h uma maior atratividade por energia renovvel do que se tinha antes, o que tem propiciado a entrada de novos investimentos neste setor. Isso se verifica, principalmente, em mercados importadores que, anualmente, tm constatado maiores custos na aquisio do petrleo (Tabela 1 e Figura 2).

Nesse sentido, um maior consumo de energia renovvel, como o biodiesel, por exemplo, permite a reduo do consumo de derivados de petrleo, como o leo diesel fssil, e, consequentemente, possibilita menos importaes. Assim, pode-se destacar menor queda na balana comercial e diminuio da dependncia de fontes externas. Ou seja, o uso de biocombustvel favorece no somente uma maior segurana energtica como tambm, a existncia de condies mais favorveis na economia do pas.

Conforme a Figura 2a, possvel verificar a variao do preo internacional dos petrleos marcadores BRENT e WTI (EIA, 2014) e na Figura 2b o preo mdio do petrleo importado pelo Brasil (EPE, 2013). Observa-se que o valor desta commodity tem mostrado significativa tendncia de crescimento.

(a)

(b)

Figura 2: Evoluo do preo do petrleo. Variao do preo dos petrleos marcadores BRENT e WTI (West Texas Intermediate) em US$ corrente por barril (Fig. 2a), conforme EIA (2014) e variao do preo mdio do petrleo importado pelo Brasil em US$ corrente

por barril (Fig. 2b), conforme EPE (2013).

4

Nesse contexto, adiciona-se a crescente preocupao da sociedade perante as questes relacionadas preservao do meio ambiente na busca por um desenvolvimento classificado como sustentvel. As energias renovveis apresentam-se como alternativas viveis na reduo das emisses de carbono fssil na atmosfera, o que permite mitigao das mudanas climticas, bem como possibilitam melhor desempenho na diminuio das emisses de poluentes locais, como SOX, NOX, hidrocarbonetos, material particulado, entre outros (ADB, 2008; IEA, 2008; IPCC, 2007).

Diante do exposto, o biodiesel surge como potencial sucedneo do leo diesel fssil, visto que seu uso, mesmo que parcial, possibilita um menor consumo deste derivado de petrleo, alm de consistir em uma fonte de energia ambientalmente melhor do que o combustvel substitudo.

O biodiesel um combustvel biodegradvel constitudo por uma mistura de alquil-steres de cidos graxos, que pode ser produzido a partir de matrias-primas como leos vegetais, gorduras animais e leos residuais provenientes de frituras, do refino do leo vegetal e, at mesmo, do esgoto sanitrio (CASTRO, 2009; CAVALCANTE, 2010).

Este biocombustvel pode ser produzido por meio de vrios processos: hidrlise seguida de esterificao (hidroesterificao), esterificao e transesterificao, entre outros. As rotas de produo so baseadas em reaes catalticas homogneas, com catalisadores cidos ou alcalinos; heterogneas, com catalisadores qumicos ou bioqumicos (enzimas); ou mesmo, na ausncia de meios catalticos, na presena de condies supercrticas (CASTRO, 2009; FALCO, 2011).

A principal rota de produo utilizada atualmente no mundo se baseia no uso da reao de transesterificao em presena de catalisador alcalino e de um lcool de cadeia curta, em geral, metanol (CASTRO, 2009; CAVALCANTE, 2010; KNOTHE et al, 2006).

Uma vez que o biodiesel pode ser obtido a partir de diversas matrias-primas renovveis e presentes no mercado interno de muitos pases, sua utilizao permite a reduo da importao de petrleo ou de leo diesel e, assim, possibilita maior segurana energtica, como foi mencionado anteriormente.

5

Na Figura 3, consta o histrico de importao de leo diesel no Brasil, onde pode ser verificado que o pas tem sido importador deste derivado na ltima dcada.

Figura 3: Importao e exportao de leo diesel no Brasil (ANP, 2013a).

Verifica-se que, no Brasil, apesar da adio compulsria de biodiesel ocorrer desde 2008, nota-se que a importao de leo diesel ainda crescente. Uma vez que o pas classificado como emergente, sua atividade econmica encontra-se em crescimento. Assim, mesmo que o leo diesel tenha um substituto, sua demanda cresce mais do que a produo interna e, consequentemente, a importao mostra-se necessria. A queda verificada em 2009, ano do pice da crise internacional, mostra que a varivel econmica apresenta grande influncia na demanda de leo diesel no pas.

Vale citar que, independente do tipo de matria-prima ou processo produtivo utilizado no Brasil, o biodiesel comercializado deve atender a uma especificao nica definida pela Agncia Nacional do Petrleo, Gs Natural e Biocombustveis ANP, haja vista a necessidade de este rgo regulador garantir a qualidade do combustvel comercializado no pas (ANP, 2012a). Alm da especificao definida pela ANP, outras especificaes semelhantes, como as ditadas pela entidade ASTM International, norte-americana, e pelo Comit Europen de Normalisation CEN, europeia, tambm so utilizadas para garantia da manuteno da qualidade deste combustvel no mundo (LBO e FERREIRA, 2009).

Conforme descrito por Knothe et al (2006) e EPA (2002), a adio de biodiesel ao leo diesel fssil possibilita um fornecimento de energia mais limpa, visto que permite menos emisses de enxofre, de material particulado e de

6

hidrocarbonetos. Alm disso, o biodiesel, por ser baseado em matria-prima renovvel biomassa apresenta um ciclo de vida mais ecolgico em suas emisses de carbono. Isso observado pelo fato de que seu uso permite a manuteno do ciclo do carbono, ou seja, a emisso de carbono gerada por sua queima tende a ser absorvida pela natureza durante o crescimento da biomassa, da qual produzido.

Ademais, no caso especfico do Brasil, que possui uma rea territorial muito extensa e apresenta condies climticas favorveis, h a possibilidade de que sejam produzidas vrias espcies vegetais oleaginosas, como a soja, o dend, o algodo, o girassol, a mamona, entre outras, que podem ser utilizadas para produo de biodiesel. Vale citar que, atualmente, a soja tem sido a principal matria-prima empregada para a produo deste combustvel e o sebo bovino, a segunda mais utilizada, com participaes em 2012, equivalentes a 70,9 % e 20,1%, respectivamente (MME, 2013b). O perfil das matrias-primas empregadas encontra-se na Figura 4.

Figura 4: Variao da participao anual de cada matria-prima utilizada na produo de biodiesel no Brasil (MME, 2013b).

Outro aspecto que garante viabilidade ao uso do biodiesel o fato de poder ser utilizado em motores ciclo Diesel sob a forma de misturas com o leo diesel fssil, at determinado teor, sem necessitar de qualquer tipo de alterao mecnica (KNOTHE et al, 2006). Segundo estudos coordenados pelo Ministrio da Cincia e Tecnologia (MCT, 2009), no mbito da Rede Brasileira de Tecnologia de Biodiesel, as misturas com teor de 5% de biodiesel apresentam a manuteno das especificaes do leo diesel, bem como no foram evidenciados impactos nos motores dos veculos utilizados nos testes.

7

Com base nos benefcios apresentados pela utilizao do biodiesel, em 2004, o governo federal lanou o PNPB (Programa Nacional de Produo e Uso de Biodiesel), um Programa Interministerial que teve como objetivo implementar a produo e uso do biodiesel no pas, de forma sustentvel, com foco no desenvolvimento econmico e na gerao de empregos (PNPB, 2011).

Vale ressaltar, que, conforme descrito por Castro (2009), com o passar do tempo, na busca pela preservao do meio ambiente, uma maior preocupao com a utilizao de combustveis mais limpos e sustentveis verificada e permite que as fontes de energia renovveis assumam papel de importncia na matriz energtica mundial e nacional.

Assim, a Lei Ordinria n 11.097/2005 (BRASIL, 2005) estabelece o marco regulatrio do biodiesel ao promover sua insero na matriz energtica brasileira. Segundo Pacheco (2009), a Lei contempla uma rampa de ampliao do teor de biodiesel a ser adicionado a todo o leo diesel comercializado no mercado nacional. Esta ampliao gradual do uso de biodiesel possibilitou uma adio voluntria a partir de 2005 com teor mximo de 2 % v/v e a adoo do teor compulsrio de 2 % v/v em todo o territrio nacional desde janeiro de 2008.

Alm disso, neste escopo foi previsto, a princpio, a obrigatoriedade do teor de 5 % v/v aps janeiro de 2013, a ser atendido em todo o pas. Contudo, considerando o potencial do mercado brasileiro para a produo de biodiesel, o aumento do teor para o mximo permitido pelo marco regulatrio (5 % v/v) foi viabilizado em curto espao de tempo, uma vez que a adio deste teor foi antecipada em trs anos pelo Conselho Nacional de Poltica Energtica (CNPE), por meio da Resoluo CNPE n 06/2009 (CNPE, 2009b). Isso pode ser observado no item 2.2, no qual apresentada a evoluo do teor de biodiesel no leo diesel comercializado em todo o territrio nacional.

Dessa forma, com base nestes atos do governo, hoje, no Brasil, a produo do biodiesel no mais considerada experimental. Como verificado, o uso desse combustvel compulsrio desde 2008, o que tem favorecido o aumento da quantidade produzida (BARROSO, 2010).

Apesar das dificuldades iniciais na consolidao deste biocombustvel, pode-se dizer que ele tem sido gradualmente aceito pelo mercado e que, no contexto atual, sua utilizao como substituto parcial do leo diesel uma realidade.

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Existem, ainda, problemas a serem resolvidos, mas a crescente oferta verificada anualmente, mostrada na Figura 5, reflete sua importncia.

Figura 5: Produo nacional e regional de biodiesel entre 2006 e 2010 (ANP, 2013a).

Segundo Barroso (2010), o que possibilitou o aumento da produo de biodiesel foi o estmulo governamental, que por meio de polticas tributrias e da realizao de leiles, proporcionou o crescimento do setor. Por meio da Tabela 1 possvel verificar o carter crescente da quantidade de produtores no pas.

Tabela 1: Evoluo das plantas de biodiesel no mercado nacional (MME, 2008a; MME, 2008b; MME, 2009; MME, 2010; MME, 2012; MME, 2013a; MME, 2013c).

Ano Plantas

autorizadas pela ANP

Capacidade instalada

(1.000 m3/a)

Capacidade instalada

adicionada (1.000 m3/a)

2008 51 3.702 1.202 2009 44 4.062 360 2010 57 5.345 1.283 2011 57 6.019 674 2012 57 6.853 834 2013* 60 7.647 794

* valores atualizados at 30/11/2013.

Em funo desta ampliao da capacidade produtiva do pas e dos benefcios observados para o biodiesel, so descritas pela literatura diversas iniciativas que utilizam misturas com teores maiores que 5% v/v deste biocombustvel. Um maior detalhamento destes usos experimentais abordado no item 2.2 deste trabalho.

Essas iniciativas demonstram que o biodiesel tem sido visto pela sociedade como um real substituto do leo diesel e trazem uma perspectiva de aumento no teor desse biocombustvel para os prximos anos. Alm disso, tambm

9

cabe ressaltar que a aceitao do biodiesel em grandes mercados consumidores, como o norte-americano ou o europeu, pode representar um potencial para exportao e, dessa forma, uma alternativa de mercado para os produtores.

A expectativa de crescimento do mercado, aliada forte concorrncia da indstria, tem estimulado a pesquisa para produo de biodiesel cada vez mais competitiva. A pesquisa acadmica apresenta importante papel nesse sentido, uma vez que possibilita o desenvolvimento de novas tecnologias que atuam por permitir a evoluo do setor produtivo nacional.

Uma das pesquisas mais promissoras prev tornar a produo de biodiesel via catlise enzimtica factvel. Isso porque, apesar do alto custo associado ao uso da enzima, essa rota proporciona benefcios operacionais, bem como boa qualidade dos produtos obtidos.

Vale citar que, atualmente, um dos principais aspectos a ser considerado na pesquisa e validao de novas rotas tecnolgicas o impacto ambiental gerado, que pode ser determinado por meio de anlises qualitativas e quantitativas em que o uso de mtricas ambientais e metodologia de anlise de ciclo de vida (ACV) so ferramentas de importncia significativa.

Neste contexto, na busca pela viabilidade da produo de biodiesel via catlise enzimtica, este trabalho tem os seguintes objetivos:

Simular o processo de produo de biodiesel de soja, desde a reao de transesterificao at a etapa de purificao do produto final, por meio do software ASPEN Hysys, com base em duas tecnologias distintas:

a) Rota alcalina com o uso de metanol (tecnologia referncia); b) Rota enzimtica com o uso de etanol.

Avaliar, por meio da interpretao dos princpios da qumica verde, da verificao de algumas mtricas de sustentabilidade e da aplicao da anlise do ciclo de vida, os impactos ambientais da produo do biodiesel com base nas rotas simuladas;

Comparar a viabilidade tcnica das rotas supracitadas com base na anlise dos principais impactos ambientais gerados.

Para atender a estes objetivos, alm do Captulo 1, descrito acima, esta dissertao est estruturada com base nos Captulos 2, 3, 4 e 5.

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No Captulo 2, tem-se a reviso bibliogrfica sobre a produo de biodiesel. Neste item so apresentados: as definies do biocombustvel, um breve histrico sobre o tema, alguns dados referentes situao atual e s perspectivas futuras, as caractersticas das matrias-primas e catalisadores utilizados no processo produtivo, bem como, as principais diferenas entre os tipos de lcool e de catalisadores utilizados em cada rota analisada.

O Captulo 3 apresenta os procedimentos, os clculos e os resultados referentes simulao do processo produtivo de biodiesel pelas rotas etlica enzimtica e metlica alcalina. Adicionalmente, so apresentadas as discusses sobre os resultados e uma proposta de aproveitamento energtico simplificado.

O Captulo 4 apresenta a avaliao de impacto ambiental realizada por meio da aplicao de trs ferramentas: anlise dos Princpios da Qumica Verde, clculo de algumas mtricas de sustentabilidade e aplicao da anlise de ciclo de vida. Vale citar que os inventrios que compem a anlise de ACV foram elaborados com base em dados provenientes de literatura cientfica e no tratamento destes dados por meio do uso do software Microsoft Excel.

Por fim, o Captulo 5 apresenta as concluses obtidas pela comparao das rotas em anlise e, adicionalmente, destaca algumas sugestes para trabalhos futuros.

11

CAPTULO 2 REVISO BIBLIOGRFICA Este captulo apresenta um levantamento bibliogrfico dos principais

assuntos relacionados ao trabalho em tela. Entre eles esto: uma indicao das principais definies e caractersticas associadas ao biodiesel, um breve histrico deste biocombustvel no mundo e no Brasil e uma anlise das principais matrias-primas envolvidas com as rotas estudadas. Por fim, so tambm descritos alguns pontos positivos e negativos associados produo do biodiesel via catlises alcalina e enzimtica.

2.1 Biodiesel: definio e caractersticas

Conforme descrito na Lei do Petrleo (BRASIL, 1997), o biodiesel define-se por:

Biodiesel: biocombustvel derivado de biomassa renovvel para uso em motores a combusto interna com ignio por compresso ou, conforme regulamento, para gerao de outro tipo de energia que possa substituir parcial ou totalmente combustveis de origem fssil.

Entretanto, a ANP estabeleceu, por meio da Resoluo ANP (RANP) n 07/2008 (ANP, 2008), uma definio complementar, que foi modificada pela RANP 14/2012 (ANP, 2012a):

Biodiesel: combustvel composto de alquil steres de cidos carboxlicos de cadeia longa, produzido a partir da transesterificao e ou/esterificao de matrias graxas, de gorduras de origem vegetal ou animal, e que atenda a especificao (...)

Com base nestas definies, verifica-se que o biodiesel um combustvel baseado no uso da biomassa para produo de energia e constitudo de uma mistura de alquil-steres com cadeias lineares, similares s dos cidos graxos originais presentes no leo vegetal ou gordura animal utilizados como matria-prima. O biodiesel produzido por meio da reao de transesterificao (Figura 6) desses leos e gorduras (fontes de triglicerdeos) com lcoois de cadeias curtas, dos quais o etanol e metanol so os mais comuns (KNOTHE et al, 2006; LBO e FERREIRA, 2009).

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Essa reao leva a formao de glicerina como coproduto e deve utilizar excesso de lcool na carga, procedimento necessrio obteno de maiores rendimentos reacionais, o que se d em funo do equilbrio qumico (LBO e FERREIRA, 2009; RAMOS et al, 2011).

Figura 6: Reao de transesterificao (LBO e FERREIRA, 2009).

Na Figura 6, as indicaes R1, R2 e R3 representam as cadeias de cidos graxos; enquanto R4 representa o grupamento alquila do lcool utilizado: como o grupo CH3, no caso do metanol e o CH3CH2, no caso do etanol (KNOTHE et al, 2006).

O processo global de ocorrncia da reao acima composto por trs etapas, representadas pelas reaes reversveis mostradas abaixo (CUNHA, 2008). Vale ressaltar que a espcie qumica denominada triglicerdeo na Figura 6, tambm pode ser chamada triacilglicerol.

A importncia dessa reao est no fato de que ela possibilita um aumento no nmero de cetano, parmetro relacionado facilidade de queima em motores de ignio por compresso, e a reduo da viscosidade cinemtica dos

Reaes parciais:

1o etapa: Triacilglicerol + R4-OH Diacilglicerol + R4COO-R1

2o etapa: Diacilglicerol + R4-OH Monoacilglicerol + R4COO-R2

3o etapa: Monoacilglicerol + R4-OH Glicerina + R4COO-R3

Reao global:

Triacilglicerol + 3 R4-OH Glicerina + 3 R4COO-Rn (com n = 1,2 e 3)

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leos vegetais, que so muito mais viscosos do que o diesel de petrleo. A viscosidade um parmetro de caracterizao importante j que, em valores elevados, pode afetar partes mveis do motor como a bomba de injeo ou ocasionar uma atomizao ruim do combustvel na cmara de combusto, o que pode levar formao de depsitos internos no motor (BARROSO, 2010).

Segundo Maziero et al (2007), entre os principais problemas observados no uso de leos vegetais brutos diretamente nos motores esto: travamento de anis dos pistes, contaminao do leo lubrificante, alm da carbonizao dos bicos injetores, entre outros.

A transesterificao pode ser realizada em presena de catalisadores, entre os quais, os mais utilizados so hidrxidos de sdio e potssio, que apesar de serem menos reativos do que os alcxidos, entre os catalisadores homogneos, so os que apresentam menor custo e um rendimento que pode ser considerado satisfatrio (LBO e FERREIRA, 2009).

Alguns autores apontam para a realizao de pesquisas baseadas no desenvolvimento de catalisadores heterogneos, visto que apresentam como vantagem sua possvel reutilizao e maior facilidade de remoo por filtrao simples. Esta ltima caracterstica possibilitaria a reduo da quantidade de efluentes gerados (LBO e FERREIRA, 2009).

Quando comparado ao leo diesel, verifica-se que, apesar do biodiesel apresentar uma eficincia energtica 10 % menor, seu desempenho praticamente o mesmo quanto a propriedades como potncia e torque. Por outro lado, por possuir maior viscosidade, o biodiesel favorece uma maior lubricidade, o que reduz os desgastes das partes internas mveis do motor (LBO e FERREIRA, 2009). Esta uma questo importante, visto que o leo diesel de baixo teor de enxofre (teor de enxofre inferior a 10 mg/kg) somente consegue atingir a especificao em lubricidade quando o biodiesel est presente (COIMBRA, 2012).

Vale citar que este combustvel renovvel apresenta maiores densidade e ponto de fulgor, quando comparado ao diesel convencional (SOUZA et al, 2009).

Na literatura verifica-se, ainda, que o biodiesel uma substncia no txica e menos poluente do que o leo diesel de petrleo, devido a melhor qualidade de suas emisses durante a queima (LBO e FERREIRA, 2009; SOUZA et al, 2009).

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Assim, em funo das propriedades citadas e do fato de ser miscvel em qualquer proporo no diesel de petrleo, o biodiesel pode ser misturado a este para compor misturas, denominadas blends, que so utilizadas como combustvel aceitvel pela legislao vigente, desde que atenda s especificaes determinadas pelo rgo regulador, a ANP.

Com base nisso, importante citar que existe uma nomenclatura mundialmente conhecida para designar a concentrao de biodiesel nas misturas supracitadas. Nesse caso, o combustvel final conhecido por diesel BX, onde a letra X designa a porcentagem em volume do biodiesel na mistura. Assim, nos combustveis identificados como B3, B5, B20 e B100, os teores em % (v/v) de biodiesel na mistura so 3 %, 5 %, 20 % e 100 %, respectivamente. Este ltimo, o B100 o biodiesel puro, que tambm pode ser utilizado (BARROSO, 2010).

Ademais, em funo da matria-prima utilizada, o biodiesel pode apresentar algumas diferenas em suas caractersticas fsicas e qumicas, bem como em seu odor e sua colorao, que pode variar de incolor e amarelo a vermelho, conforme mostrado na Figura 7 (KNOTHE et al, 2006). A Figura 7 mostra da esquerda para a direita: biodiesel de sebo, biodiesel de leo de soja, biodiesel de leo de mamona, biodiesel de leo de fritura usado e biodiesel de palma (dend).

Figura 7: Variaes da colorao do biodiesel em funo das diferentes matrias-primas (elaborao prpria).

2.2 Breve histrico

O incio da histria do biodiesel comea com as tentativas de uso de seus precursores, os leos vegetais, utilizados diretamente nos motores. No final do sculo XIX, Rudolf Diesel utilizou sua criao, o motor a combusto com ignio por compresso, para realizar testes com o uso de leos vegetais (amendoim) e de petrleo. No entanto, devido ao baixo custo do petrleo e sua disponibilidade

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poca, este foi o combustvel que passou a ser utilizado preferencialmente nos motores (SUAREZ, 2007; KNOTHE et al, 2006).

Com a evoluo da tecnologia, na busca pela maior eficincia atrelada ao menor custo, no ano de 1920, os motores passaram por alteraes que exigiram a substituio do uso do petrleo e dos leos vegetais por um combustvel mais eficiente. Assim, uma frao mdia do processo de refino, denominada posteriormente como leo diesel, passou a ser dominante no abastecimento de tais motores (SUAREZ, 2007; BARROSO, 2010).

Contudo, devido crise mundial no abastecimento de petrleo ocorrido na dcada de 1930, houve um incentivo busca de novas alternativas energticas que substitussem os derivados oriundos do refino deste produto. As medidas implementadas tinham o objetivo de produzir combustveis alternativos com propriedades fsico-qumicas semelhantes s dos combustveis fsseis, amplamente utilizados no abastecimento dos motores do ciclo Diesel. Foram realizados, ento, estudos com o intuito de utilizar esses novos combustveis sem que os motores sofressem alteraes mecnicas, quando do uso do substituto puro ou na forma de misturas com os derivados de petrleo (SUAREZ, 2007).

Nesse sentido, alguns estudos tiveram como objetivo transformar os triglicerdeos, espcies qumicas presentes nos leos vegetais e gorduras animais, em combustveis lquidos de menor viscosidade e massa especfica, os quais poderiam ser mais bem empregados como combustveis. No entanto, poca, vrias metodologias de converso foram propostas, dentre estas, alm da transesterificao, a esterificao e o craqueamento (SUAREZ, 2007).

O cientista belga G. Chanenne promoveu, em 1937, a transesterificao do leo de dend com etanol e utilizou o produto formado como combustvel de caminhes que, em testes, rodaram cerca de 20.000 km. Com base em sua pesquisa, Chanenne verificou que, alm de reduzir a viscosidade do leo vegetal, esta reao era capaz de fornecer produtos que possibilitavam a ocorrncia de uma melhor combusto interna no motor (SUAREZ, 2007).

O estudo em referncia resultou em uma patente, o que evidenciou a utilidade do processo de transesterificao de leos vegetais para produo de combustvel. A partir disso foi criado o nome biodiesel para designar o produto deste processo quando o mesmo utilizado no abastecimento de motores do tipo ciclo Diesel (SUAREZ, 2007; OSAKI e BATALHA, 2008).

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Aps o fim da Segunda Guerra Mundial, em funo da estabilizao do petrleo no mercado mundial, as pesquisas baseadas na tecnologia do biodiesel foram reduzidas. Entretanto, com o surgimento de novas crises do petrleo entre as dcadas de 1970 e 1980, o combustvel de biomassa passou ser cogitado como uma alternativa ao diesel convencional (SUAREZ, 2007).

Devido a essas crises, no Brasil, em 1975, foi proposto o uso dos leos vegetais como fonte de energia, o que originou o Plano de Produo de leos Vegetais para Fins Carburantes, o Pr-leo. Este plano foi elaborado por meio de Resoluo da Comisso Nacional de Energia (CNE) n 07, de 22 de outubro de 1980, e tinha como objetivo gerar um excedente de leos vegetais que, ao alcanarem custos de produo competitivos ao petrleo, seriam adicionados (tantos os leos quanto seus derivados) ao leo diesel ou o substituiriam em longo prazo (SUAREZ, 2007; OSAKI e BATALHA, 2008).

Entretanto, aps a nova queda no preo do petrleo, em 1986, este Programa foi abandonado, apesar de as pesquisas acerca do biodiesel continuarem por parte dos pesquisadores brasileiros (SUAREZ, 2007). Na dcada de 1980 (KNOTHE et al, 2006), diversos trabalhos acadmicos apresentaram a importncia da utilizao dos steres metlicos de cidos graxos como forma de reduzir a viscosidade dos leos vegetais.

Em 1988, observam-se as primeiras iniciativas com motivao comercial de biodiesel na Europa, as quais foram verificadas principalmente na ustria e na Frana. Tais iniciativas resultaram na primeira planta de processo em escala industrial de biodiesel em 1991. Nos anos seguintes, a produo de biodiesel foi disseminada pela Europa e, em 1999, a Alemanha se destacou como a maior produtora mundial. (IEA e ABI, 2001).

A Figura 8 apresenta dados de produo de biodiesel por pases. Verifica-se que o Brasil, Estados Unidos, Argentina e Alemanha assumem posio de destaque. Alm disso, possvel observar uma grande disperso deste biocombustvel no mundo, uma vez que a classificao outros (pases com produo menor ou igual a 300.000 m3/ano) apresenta valor bastante prximo ao do quinto colocado, a Frana.

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Figura 8: Produo de biodiesel por pases em 2011 (EIA, 2013b; MME, 2013b).

Nos Estados Unidos, o interesse comercial no biodiesel promoveu, em 1992, a criao da associao National Soydiesel Development Board NSDB (atual National Biodiesel Board NBB), composta, a princpio, por empresas da indstria do leo de soja. A inteno da instituio era promover o crescimento da produo do biodiesel no pas, a qual foi iniciada em 1992 com uma planta de processo no Kansas. Mesmo assim, a produo norte-americana foi pouco expressiva nesta dcada (IEA e ABI, 1997).

Em junho de 2000, o Congresso norte-americano anunciou que o biodiesel era o combustvel alternativo mais adequado ao atendimento da legislao ambiental no mbito do Clean Air Act Amendments 1990. Esse marco permitiu maiores investimentos na indstria do biodiesel norte-americana e possibilitou o surgimento de diversas plantas (NBB, 2012).

No Brasil, apesar de o uso de leos vegetais como substituto do leo diesel apresentar relevncia at o incio da dcada de 1980, a falta de continuidade dos incentivos governamentais no permitiu o desenvolvimento deste biocombustvel no pas. Somente aps o ano 2000, a transesterificao deixou de ser um processo de escala de bancada para iniciar a fase de escala industrial. Segundo Suarez (2007), a instalao da primeira indstria de produo de steres de cidos graxos ocorreu neste perodo, no Estado do Mato Grosso, por meio da rota etlica e do uso do leo de soja como matria-prima.

O Governo voltou a debater sobre o tema biodiesel e, em 30 de outubro de 2002, foi criado o Programa Nacional do Biodiesel (PROBIODIESEL), o qual tinha como intuito a substituio do leo diesel fssil por combustveis provenientes de

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leos vegetais convertidos por meio da rota etlica, devido oferta de lcool etlico disponvel no pas (SUAREZ, 2007).

Um novo impulso ao setor do biodiesel foi dado em 2003 quando foi criado um Grupo Interministerial que teve como objetivo a realizao de estudos sobre a viabilidade da produo de combustveis a partir de leos vegetais e de gorduras (SUAREZ, 2007).

Neste contexto, a introduo do biodiesel na matriz energtica brasileira teve como ponto de partida a publicao da Medida Provisria n 214, de 14 de setembro de 2004, que teve como consequncia o lanamento do Programa Nacional de Produo e Uso de Biodiesel (PNPB). Este apresentava como meta principal viabilizar a produo de biodiesel de forma econmica, com nfase no desenvolvimento regional e na incluso social (CASTRO, 2011; SUAREZ, 2007).

Em continuidade com a regulamentao para o biodiesel, em 13 de janeiro de 2005, foi promulgada a Lei n 11.097. Esta Lei promoveu a insero do biodiesel no escopo da Lei n 9.478, de 06 de agosto de 1997, intitulada Lei do Petrleo (que legisla sobre a Poltica Energtica Nacional), e nas demais Leis do setor, com o objetivo de prover embasamento para fiscalizao e criar polticas energticas baseadas no uso desse biocombustvel (CASTRO, 2011; BRASIL, 1997; BRASIL, 2005).

Dessa forma, o marco regulatrio do biodiesel foi efetivamente estabelecido em 2005, com a publicao da Lei n 11.097/2005, que, em seu artigo 2, cita:

Art. 2 Fica introduzido o biodiesel na matriz energtica brasileira, sendo fixado em 5% (cinco por cento), em volume, o percentual mnimo obrigatrio de adio de biodiesel ao leo diesel comercializado ao consumidor final, em qualquer parte do territrio nacional.

poca no havia produo comercial de biodiesel no pas. Desta forma, foi necessrio estabelecer prazos para atendimento do mercado quanto adio compulsria do biocombustvel no leo diesel comercializado, os quais foram contemplados no pargrafo 1 do artigo 2 da referida Lei, conforme a seguinte redao:

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Art. 2 ................ 1 O prazo para aplicao do disposto no caput deste artigo de 8 (oito) anos aps a publicao desta Lei, sendo de 3 (trs) anos o perodo, aps essa publicao, para se utilizar um percentual mnimo obrigatrio intermedirio de 2% (dois por cento), em volume.

Assim, o uso de biodiesel seria voluntrio at janeiro de 2008, quando ocorreu o uso obrigatrio do teor intermedirio de 2 % v/v de biodiesel no leo diesel. Este teor seria mantido at janeiro de 2013, quando o teor de 5 % v/v seria atingido. Na Figura 9a segue esquema da previso legal para ampliao do teor de biodiesel no leo diesel. A Figura 9b atualiza os dados da Figura 9a considerando o aumento gradual do teor de biodiesel promovido pelo CNPE.

(a)

(b)

Figura 9: Evoluo do teor de biodiesel. Previso para aumento do teor de biodiesel (Figura 9a), conforme o marco regulatrio (SEBRAE, 2009) e representao do aumento do teor de biodiesel no leo diesel verificado no caso brasileiro (Figura 9a). Elaborao prpria a partir de BRASIL (2005),

CNPE (2008), CNPE (2009a) e CNPE (2009b).

Entretanto, a Lei 11.097/2005, previa a possibilidade de reduo nos prazos estabelecidos para o cumprimento do teor de biodiesel obrigatrio. Para isso, a publicao de regulamentos que tratassem da questo teria que ser realizada pelo o Conselho Nacional de Poltica Energtica (CNPE), desde que observados critrios como a disponibilidade da oferta, o desempenho dos motores, as polticas industriais, entre outros (BRASIL, 2005).

Por meio desta atribuio, o CNPE publicou as Resolues CNPE n 02/2008, 02/2009 e 06/2009, que aumentaram o teor de biodiesel para 3 % v/v (a

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partir de julho de 2008), 4 % v/v (a partir de julho de 2009) e 5 % v/v (a partir de janeiro de 2010), respectivamente (CNPE, 2008; CNPE 2009a; CNPE 2009b).

Por meio do esquema apresentado na Figura 9b, pode-se verificar o histrico do aumento do teor de biodiesel no leo diesel comercializado em todo o territrio nacional, o qual se encontra hoje em 5 % v/v.

Vale ressaltar que a Lei n 11.097/2005 tambm ampliou o escopo de atuao da ANP, de modo a conferir a esta Agncia atribuies relacionadas a esse novo combustvel. Outrossim, essa regulamentao alterou a denominao da ANP que passou a ser denominada Agncia Nacional do Petrleo, Gs Natural e Biocombustveis (CASTRO, 2011; PACHECO, 2009).

At o presente momento, a ANP realiza leiles com intuito de fomentar os pequenos produtores e a agricultura familiar no mercado de biodiesel e garantir que todo o leo diesel comercializado pelos distribuidores contenha o teor estipulado pela legislao vigente (MENDES e COSTA, 2009; ANP, 2012b).

Com vistas a cumprir sua atribuio de estabelecer as especificaes para os biocombustveis, a ANP publicou a Resoluo ANP n 42, de 24 de novembro de 2004 (ANP, 2004), com a primeira especificao do biodiesel a ser comercializado no mercado nacional.

A Resoluo n 42/2004 foi revista com o objetivo de tornar mais restritivos os critrios referentes ao controle da qualidade do biodiesel brasileiro. Para isso, este regulamento foi substitudo, primeiramente, pela Resoluo n 7/2008 e, em 2012, pela Resoluo 14/2012 (ANP, 2004; ANP, 2008; ANP, 2012a; LBO e FERREIRA, 2009).

Embora o Brasil tenha inserido o biodiesel na sua matriz energtica somente em 2005, tardiamente com relao Europa e aos Estados Unidos, o pas manteve a marca de 2,7 bilhes de litros consumidos em 2011 e, conforme mostrado na Figura 10, ocupou, em 2012, a segunda colocao como pas consumidor, abaixo apenas dos Estados Unidos.

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Figura 10: Consumo de biodiesel por pases (elaborao prpria a partir de MME, 2013b).

Esse desempenho demonstra a vocao brasileira para a produo e o uso de biodiesel, o que se explica principalmente devido s condies propcias de clima e solo para produo de oleaginosas. Com a possibilidade do aumento do teor obrigatrio de biodiesel no leo diesel, alguns estudos com utilizao de maiores teores de biodiesel tm sido realizados no Brasil.

A respeito de tais estudos, pode-se constatar, na literatura, a utilizao de mistura com teor de 20 % v/v de biodiesel no leo diesel. Este o caso dos testes realizados pela Fetranspor (2011), que avaliou o uso em uma frota cativa de nibus urbanos na cidade do Rio de Janeiro e por uma rede multinacional de lanchonetes em So Paulo, que utilizou o biocombustvel em caminhes de transporte de alimentos. Vale ressaltar que este ltimo exemplo contemplou biodiesel produzido a partir de leo de fritura usado oriundo das prprias lanchonetes que utilizam o servio dos caminhes (FERREIRA, 2011).

Alm dos casos citados, foi implantada em 2010, na cidade de Curitiba, a primeira frota de nibus urbano do pas a operar com B100 (URBS, 2010).

No est contemplado nesses testes somente o uso rodovirio. A literatura indica que a mistura com 20 % v/v de biodiesel tem sido testada, tambm, em locomotivas que operam no transporte de minrios (ABRAMO, 2007).

Adicionalmente aos testes voluntrios, oportuno comentar sobre a Lei n 14.933, de cinco de junho de 2009 (SO PAULO, 2009), que prev, em seu artigo 50, um aumento anual do teor de combustveis renovveis no abastecimento de toda a frota de nibus do sistema de transporte pblico do municpio, quando da renovao dos contratos de concesso. Segundo o site BiodieselBR (2011), a

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cidade de So Paulo conta com, pelo menos, 1.200 nibus circulando com B20 como fruto desta legislao.

2.3 Situao atual e perspectivas futuras

Atualmente, verifica-se que a premissa do Programa Nacional de Produo e Uso do Biodiesel (PNPB) em utilizar diversas matrias-primas encontra-se em descompasso diante do observado no mercado que, conforme mostrado na Figura 4 (mostrada no Captulo 1 deste trabalho), apresentou a produo de biodiesel em 2013 com valores equivalentes a 70,9 % de leo de soja e 21,1 % de sebo bovino.

Este fato se deve, principalmente, ao fato de a soja ser o leo vegetal com um dos menores preos no mercado e do sebo ser um coproduto com baixo valor agregado dos frigorficos. Alm disso, ambas as matrias-primas so fruto de uma indstria bem estruturada, o que facilita o acesso pelos produtores de biodiesel (MME, 2013b; SANTOS, 2011).

Vale considerar, tambm, a questo do Norte, Nordeste e Semirido. O PNPB vislumbrava a evoluo da economia dessas regies por meio do fornecimento de matrias-primas para a produo de biodiesel por pequenos agricultores. Entretanto, essas regies acabaram adquirindo biodiesel de outros mercados, principalmente, o Centro-Oeste e o Sudeste. Dessa forma, este pode ser apresentado como um desafio ainda a ser vencido pelo governo (MENDES E COSTA, 2009; CASTRO, 2011).

Apesar disso, houve ganhos com o Programa, pois aps alguns anos da obrigatoriedade do biodiesel, o Brasil se destacou como o segundo maior produtor mundial em 2010.

Por fim, vale ressaltar que o mercado futuro de biodiesel no Brasil ainda bastante promissor. Uma avaliao do passado recente indica uma tendncia para o aumento da insero do biodiesel na matriz energtica, o que pode ser evidenciado pelos vrios testes realizados. Ainda no existe nenhuma legislao especfica que trate do aumento deste teor, porm h a expectativa de que limites maiores sejam adotados a curto ou mdio prazo.

Vale citar que perante as questes ambientais cada vez mais em destaque, o biodiesel ganha fora, o que confirma

analise do impacto ambiental na producao de biodiesel via rotas

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