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BIODIESEL A PARTIR DE ÓLEO
RESIDUAL DE FRITURA: ALTERNATIVA
ENERGÉTICA E DESENVOLVIMENTO
SÓCIO-AMBIENTAL.
Roberto Klecius Mendonça Fernandes (UFRN) [email protected] Janete Maria Barreto Pinto (UFRN) [email protected] Otoniel Marcelino de Medeiros (UFRN) [email protected] Cinthia de Araújo Pereira (UFRN) [email protected]
A crescente dependência humana de energia aliada a escassez dos combustíveis fósseis bem como o agravamento dos problemas ambientais causados pela emissão de gases tóxicos na natureza tem como conseqüência o aumento da demanda por fontes reenováveis de energia. Diante desse contexto, surge a necessidade de buscar-se inovações tecnológicas. O artigo em questão objetiva alertar para os benefícios sociais, ambientais e econômicos proporcionados pelo processo de industrialização do biodiesel por transesterificação a partir de óleos residuais de frituras por imersão; e ao mesmo tempo colaborar para o esclarecimento da sociedade com relação aos problemas ambientais decorrentes do descarte incorreto desses resíduos no meio ambiente. O modelo de Gestão Ambiental aqui proposto tem como finalidade a redução de impactos ambientais e a promoção do desenvolvimento sustentável da localidade onde o mesmo for desenvolvido.
Palavras-chaves: Biodiesel; Energia renovável; Meio ambiente; Transesterificação.
A integração de cadeias produtivas com a abordagem da manufatura sustentável. Rio de Janeiro, RJ, Brasil, 13 a 16 de outubro de 2008
A integração de cadeias produtivas com a abordagem da manufatura sustentável. Rio de Janeiro, RJ, Brasil, 13 a 16 de outubro de 2008
1. Introdução
Com a invenção do motor de auto-ignição pelo engenheiro alemão Rudolf Diesel, 1895, o uso de óleos vegetais tornou-se alvo de pesquisas por cientistas de todo o mundo. Por possuírem alto índice de cetano e um poder calorífico elevado, teoricamente, seu uso in natura se presta para a queima em motores do ciclo diesel, como pressupunha o próprio inventor deste motor, que em 1900 apresentou um modelo capaz de queimar óleo de amendoim (ACIOLI, 1994, LOVATELLI, 2001, D’AGOSTO, 2004).
Inicialmente , é importante ressaltar que o uso direto de óleos vegetais como combustível foi rapidamente superado pelo uso de óleo diesel derivado de petróleo, devido a fatores técnicos e econômicos.
No entanto, o cenário inflacionário-progressivo do petróleo na atualidade, bem como o comprometimento político pela mitigação da poluição atmosférica, assumido pelos países ricos no Tratado de Kyoto - assinado em 1997, no Japão, torna urgente a substituição do diesel fóssil por fontes renováveis de energia para conter o agravamento desses problemas ambientais. É nesse contexto que o biodiesel, combustível biodegradável derivado de fontes renováveis, volta a gerar interesse de países em todo o mundo, inclusive o Brasil, onde a produção de tal combustível não será obtida apenas com matéria-prima brasileira, mas também com tecnologia genuinamente nacional. Historicamente, a primeira patente mundialmente registrada de um processo de produção industrial de biodiesel (transesterificação) foi concedida ao engenheiro químico cearense Expedito Parente, em 1977.
Na verdade, o uso do biodiesel em escala mundial, torna-se uma questão de vital importância para o desenvolvimento sócio-econõmico-ambiental do Brasil, uma vez que o óleo diesel é atualmente o derivado de petróleo mais consumido em nosso país (aproximadamente 40 bilhões de litros/ano) e, considerando o perfil de insuficiência produtiva face a demanda do consumo nacional, uma fração crescente deste produto vem sendo importada (aproximadamente 5, bilhões de litros em 2007). Como se não bastasse, a poluição do ar, as mudanças climáticas e a geração de resíduos tóxicos resultantes do uso do diesel e de outros derivados de petróleo têm um significativo impacto na qualidade do meio ambiente (HOLANDA, 2004).
Atualmente, a reciclagem de resíduos agrícolas e agro-industriais vem ganhando espaço cada vez maior, não simplesmente porque os resíduos representam "matérias primas" de baixo custo, mas, principalmente, porque os efeitos da degradação ambiental decorrente de atividades industriais e urbanas estão atingindo níveis cada vez mais alarmantes (ROSSI, 1999). Vários projetos de reciclagem têm sido desenvolvidos no Brasil, onde dentre eles destaca-se o aproveitamento dos óleos vegetais usados nos processos de fritura de alimentos por imersão como nos municípios de Ribeirão Preto-SP, Curitiba-PR, ABC Paulista, Florianópolis-SC e Porto Alegre-RS, que são alguns exemplos de projetos bem sucedidos.
Grande quantidade de óleo de fritura é gerado, cujos destinos incluem a produção de sabão, de massa de vidraceiro e de ração animal, mas também boa parte de seu volume é inaproveitado sendo descartado diretamente em redes de esgotos.
A integração de cadeias produtivas com a abordagem da manufatura sustentável. Rio de Janeiro, RJ, Brasil, 13 a 16 de outubro de 2008
Figura 1 – A reação de transesterificação
O biodiesel produzido a partir do óleo de cozinha através do processo de transesterificação segue as seguintes etapas:
a) Decantagem e filtragem do óleo para eliminação de impurezas; b) Após limpo, o óleo é colocado em um reator de inox, onde é feito a reação com álcool (etanol ou metanol) e um catalisador (potassa cáustica ou metilato de sódio). Esta reação ocorre entre 2 e 3 horas; c) Após a reação ser concluída, o produto é colocado em tanque e após descanso, ocorre a separação das fases (biodiesel e glicerina); d) Por um sistema de drenagem é extraído o biodiesel; e) O biodiesel retirado vai para outro tanque com agitação onde é adicionada terra filtrante e clarificante; f) Em outro tanque o biodiesel passa por um filtro prensa para retirada da terra e outras impurezas, terminando assim o processo.
A seguir, o processo é descrito de forma esquemática na figura 2.
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Figura 2 - Fluxograma esquemático do processo empregado para a produção de biodiesel
3. Aspectos Técnicos
Considerando a existência de glicerina nas moléculas dos óleos vegetais, se usados sem nenhuma adaptação em motores projetados para queimar óleo diesel, observa-se problemas de carbonização e desgaste prematuro de peças. Além do mais, surgem outros problemas relacionados à diluição do óleo lubrificante, dificuldade de partida a frio, queima irregular, eficiência térmica reduzida, odor desagradável dos gases de descarga e emissão de acroleína. Esta constatação levou a que se evitasse o uso dos óleos vegetais in natura como substitutos em larga escala do óleo diesel, principalmente em motores de injeção direta de pequeno porte, utilizados em automóveis e pick-ups onde estes problemas são mais acentuados (POULTON, 1994).
Assim, para adequação desta necessidade, os óleos vegetais reprocessados tornam-se biodiesel, que apresenta aspectos técnico-químicos bastante apropriados ao uso a que se destina, ou seja, aplicação em motores do ciclo diesel.
Um destes aspectos é o fato do biodiesel ser livre de enxofre e compostos aromáticos. Tais substancias, quando presentes em qualquer combustível, a despeito de trazerem vantagens com relação à melhora da sua capacidade lubrificante (caso do enxofre no diesel), são altamente poluentes.
Outro fator importante a ser considerado, diz respeito ao ponto de combustão apropriado associado ao alto número de cetanos presentes no biodiesel. O seu alto índice indica que o combustível tem uma ótima qualidade de ignição, ou seja, o combustível propicia um menor tempo de retardamento da ignição, isto é, o tempo entre a injeção de combustível nos cilindros e a ocorrência da explosão. É fato que tal índice não pode ser tão elevado (podendo resultar em combustão incompleta e na emissão de fumaça) e tampouco baixo de mais (podendo haver falhas no motor, trepidação, aumento excessivo da temperatura do ar, aquecimento lento do motor ao partir). Nos Estados Unidos, a maioria dos fabricantes recomenda que o número de cetanos (NC) do combustível utilizado em seus motores esteja entre 40 e 50.
Nota-se ainda que o biodiesel possui, como qualidade, uma excelente lubricidade, ou seja, a capacidade de um fluído de diminuir o atrito entre duas superfícies. No caso dos sistemas de injeção, a lubricidade do combustível é fundamental para a durabilidade dos componentes, principalmente em se tratando de sistemas de injeção lubrificados pelo próprio biodiesel, como a bomba VE (rotativa) ou o Common Rail System (eletrônico). Existem vários métodos para a avaliação da lubricidade de um fluido, como, por exemplo, o SL-BOCLE e o HFRR.
Com relação à biodegradabilidade, o biodiesel mostra resultados bem satisfatórios. Em exames feitos pelos métodos de evolução de CO 2 , cromatografia a gás e de germinação de sementes, várias amostras de biodiesel, inclusive aquelas com diferentes percentuais de mistura com o petrodiesel, apresentaram-se “facilmente biodegradáveis” em ambientes aquáticos e terrestres.
Outra característica positiva do biodiesel, diz respeito à sua toxicidade, isto é, a baixíssima emissão de substâncias que possa provocar intoxicação ou envenenamento. Testes realizados em ratos e coelhos demonstraram que o biodiesel é consideravelmente menos tóxico que o petrodiesel, tratando-se de contaminação oral ou cutânea (da pele).
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Fonte: Elaborado a partir da ANP Figura 3 – Consumo de biodiesel
O gráfico caracteriza o que ficou previsto na Lei Federal nº 11.097, de 13.01.2005: a qual define biodiesel como novo combustível na matriz energética brasileira, estabelecendo mistura obrigatória de 2% a partir de janeiro de 2005 e de 5% em janeiro de 2013, em todo o território nacional.
6. Aspectos econômicos e sociais
Para produzir biodiesel através de óleos residuais de fritura faz-se necessária a união de atividades econômicas ao desenvolvimento de ações que possam contribuir para a melhoria do meio ambiente e bem estar da comunidade.
O modelo de gestão ambiental ora proposto sugere a participação de toda a sociedade em especial de associações de catadores de lixo da cidade em que for desenvolvido o projeto de coleta do óleo. Possíveis parceiros ou colaboradores como: Secretaria do Meio Ambiente, Secretaria da Educação, Departamento Municipal de Limpeza Urbana, Associação Comercial, Instituições de Ensino Públicas e Privadas e Empresas parceiras que desempenham papéis importantes para o sucesso de um programa dessa natureza.
Pretende-se utilizar a experiência das pessoas que trabalham na coleta de materiais recicláveis (os catadores de lixo), firmar parcerias com os médios e grandes geradores de óleo residual de fritura por imersão (empresas do ramo de alimentação comercial), firmar acordos com possíveis consumidores do óleo que será coletado (PETROBRÁS e iniciativa privada).
Segundo pesquisa de orçamento familiar POF-2003 realizada pelo IBGE, como demonstra a tabela 2.
Consumo de Biodiesel
0,
760 760 800 830 860 890 920
2400 2460^2550
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Ano
Em milhôes de litros
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Produtos
Aquisição alimentar domiciliar per capita anual (kg)
Região Nordeste
Unidades da Federação MA PI CE RN PB PE AL SE BA
Óleos e Gorduras
7,861 6,888 11, 7
8,363 7,264 7,048 7,241 6,551 7,342 8,
Óleos 6,110 5,968 9,940 6,290 4,858 4,604 4,939 4,976 5,767 6,
Azeite de oliva
0,109 0,452 0,191 0,024 0,022 0,015 0,093 0,021 0,027 0,
Óleo de girassol
0,045 0,004 0,028 0,112 0,026 0,055 0,094 0,028 0,007 0,
Óleo de Canola
0,004 - 0,013 - 0,012 0,005 0,009 0,007 0,016 -
Óleo de milho
0,095 0,128 0,244 0,118 0,115 0,079 0,047 0,011 0,134 0,
Óleo de soja
5,530 5,132 9,068 5,932 3,993 4,286 4,518 4,740 4,503 6,
Óleo não- especifica do
0,222 0,104 0,076 0,083 0,586 0,163 0,160 0,160 1,046 0,
Outros 0,105 0,149 0,319 0,021 0,104 0,002 0,018 0,008 0,035 0,
Fonte: IBGE 2003
Tabela 2 – Pesquisa de Orçamento Familiar – POF 2003
Segundo dados do IBGE, a região Nordeste apresenta um consumo de óleos per capita de aproximadamente 6 kg/ano ou 5 litros/ano. Isso significa que uma cidade com 1.000.000 de habitantes consome anualmente em média 5 milhões de litros de óleo e possui um potencial poluidor de 5 bilhões de litros de água.
De acordo com o presidente de uma das três associações que trabalham na coleta seletiva de lixo na cidade de Natal-RN, onde o projeto CATAOLEO encontra-se no papel aguardando aprovação e financiamento da PETROBRAS, o incremento da coleta de óleo poderá aumentar em 15% o orçamento das famílias catadoras associadas ou não a essas instituições. São, no total, cerca de 450 famílias com renda média mensal de R$ 320,00, ou seja, seria um acréscimo de R$ 48,00 na renda mensal de cada família.
Sem dúvida, as vantagens sociais unem-se as ambientais e econômicas, uma vez que a gestão ambiental além de combater os impactos ambientais decorrentes do descarte incorreto de óleos residuais de fritura, contribui para o incremento salarial de famílias de baixa renda, os catadores
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200p.
LOVATELLI, C. Situação do biodiesel no mundo: anais do Seminário Biodiesel. São Paulo: Associação Brasileira de Engenharia Automotiva, 2001.
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MURPHY, M. J.; KETOLA, H. N. & RAJ, P. K. Summary and assessment of the safety, health, environmental and system risks of alternatives fuels. Helena: U. S. Department of Transportation Federal Transit Administration,
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