Aula 10 - Biocombustível

Objetivo Geral:

Apresentar os parâmetros que influenciam a matriz energética mundial e onde Biocombustíveis se enquadram.

Objetivos específicos:

explicar os tipos de matriz energética utilizados no mundo e suas características e limitações
apresentar algumas alternativas, utilizando biocombustíveis

Prezi

PDF

Exercícios Bônus

Formulário com exercício Bônus

Introdução a biocombustíveis

Devido a necessidade de diminuir a emissão de gases tóxicos ao meio ambiente, principalmente o dióxido carbono (CO2) que é o principal agente danoso à camada de ozônio, por sua capacidade de reter calor e contribuir para o efeito estufa, têm crescido o interesse por fontes alternativas de energia. Para isso, o uso de biocombustíveis como lenha, carvão vegetal, bioetanol, óleo de dendê, cana-de-açúcar e biodiesel produzido pela esterificação de óleos vegetais com metanol e etanol, são vistos como alternativas viáveis. (Urquiada, et al. 2005).

Segundo Colin J. Campbell (2006), a partir de 1981 o mundo começou a usar mais petróleo do que descobria. Em 2005, para cada cinco barris consumidos, só um foi encontrado, isso levou a alta dos preços (Sachs, 2007).

Com a implantação do Protocolo de Kyoto, 1997, foram criados metas de redução de gases, portanto, foi necessário promover com urgência uma política voluntarista e rigorosa de redução do consumo das energias fósseis para evitar mudanças climáticas, causadas pela emissão excessiva de gases na atmosfera. (Sachs, 2007).

A produção de biocombustível tem sido alvo de muita atenção devido interesses econômicos, devido ao aumento contínuo do preço de petróleo e derivados, ambientais, devido a diminuição de emissões de gases pelos veículos que são diretamente prejudiciais à saúde humana, como monóxido de carbono, hidrocarbonetos e derivados de enxofre e nitrogênio, e por possibilitar a captação de recursos internacionais (Urquiada, et al. 2005).

Em 1975, é lançado o Programa Nacional do Álcool (Proálcool) no Brasil. Dois anos depois, o professor Expedito Parente, da Universidade Federal do Ceará, descobre o biodiesel a partir do óleo de algodão e, em 1980, ele registra a primeira patente mundial de biodiesel, hoje em domínio público.(Petrobrás, 2007).

Os biocombustíveis possuem uma matriz energética com papel principal na diminuição do acúmulo de gases do efeito estufa na atmosfera. Os gases gerados são reabsorvidos no crescimento da safra seguinte, há um equilíbrio entre a emissão e a absorção de poluentes. Atualmente, as fontes de energia de origem renovável são: hidráulica, biomassa, solar, eólica e geométrica, essas fontes contribuem uma participação de 14% da matriz energética mundial. (Petrobrás, 2007).

No Brasil, a energia renovável tem uma participação de aproximadamente 45%, enquanto em outros países que compõem a OCDE (Organização para a Cooperação e o desenvolvimento Econômico) - Estados Unidos, Japão, Alemanha. França, Itália, Reino Unido, Canadá e outros - sua participação é de 6%. (Petrobrás, 2007).

Breve histórico

A história dos biocombustíveis no Brasil começa a partir de testes pioneiros realizados, entre os anos de 1905 e 1925, com o álcool combustível.

1931: Foi instituído o decreto-lei nº 737 onde estende a obrigatoriedade da mistura de 5% de álcool também à gasolina produzida no Brasil.

1937: G. Chavanne, cientista Belga, após patentear o processo de produção de biocombustível, resolvendo o problema de combustão causado por componentes da transesterificação.

1941-1942: Em Bruxelas e Louvain, foi utilizado o biocombustível obtido do óleo de palma e uma linha inteira de ônibus.

1970 - 1980: Crise do petróleo no Brasil.

1975: Lançamento do Programa Nacional do Álcool (Próalcool) no Brasil.

1979 -1980: O Brasil passou a realizar experimentações com a transesterificação, iniciada na Universidade Federal do Ceará e patenteado pelo professor Expedito Parente.

1988 - Os primeiros a utilizarem a denominação de biodiesel foram pesquisadores chineses.

1991 - Houve uma forte expansão da utilização dos biocombustíveis devido a implantação da Política Agrícola Comum.

Nesse mesmo ano foi produzido o primeiro lote de 10 toneladas de biodiesel na Alemanha, a partir de óleo de colza.

1997- Ocorreu a assinatura do Protocolo de Kyoto, ratificado em 1999, com vigência a partir de 2005, e pelo qual os signatários se comprometiam a reduzir a emissão dos gases do efeito estufa em, pelo menos, 5,2% em relação aos níveis de 1990, no período entre 2008 e 2012.

2005- Foi lançado o Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel (PNPB).

2005 - 2007- Adição de dois por cento de biodiesel ao diesel fóssil.

Desde então o uso de fontes de energia renovávem vem crescendo a cada ano.

Algumas das lesgislações criadas relacionadas ao uso de biocombustiveis são:

Decreto de 23 de dezembro de 2003: institui a Comissão Executiva Interministerial encarregada da implantação das ações direcionadas à produção e ao uso de óleo vegetal - biodiesel como fonte alternativa de energia.

Lei n. 11.097, de 13 de janeiro de 2005: dispõe sobre a introdução do biodiesel na matriz energética brasileira; Decreto n. 6.458, de 14 de maio de 2008: ampliou as opções de matérias-primas da agricultura familiar para a região Norte e Nordeste e Semi-árido e alterou o PIS/CONFINS para essas regiões

Lei n. 11.116, de 18 de maio de 2005: dispõe sobre o Registro Especial, na Secretaria da Receita Federal do Ministério da Fazenda, de produtor ou importador de biodiesel e sobre a incidência da Contribuição para o PIS/Pasep e da Cofins sobre as receitas decorrentes da venda desse produto

Decreto n. 5.448, de 20 de maio de 2005: regulamenta o § 1o do art. 2o da Lei n. 11.097, de 13 de janeiro de 2005, que dispõe sobre a introdução do biodiesel na matriz energética brasileira

A Lei nº 12.490, de 16 de setembro de 2011, fruto da conversão da Medida Provisória n. 532/2011, conferiu novo tratamento aos biocombustíveis no Brasil.

Tipos de biocombustíveis

Bioetanol

Biocombustível produzido, geralmente, a partir da cana-de-açúcar, mandioca, milho ou beterraba, cujo processo consiste na fermentação alcoólica, realizada por microorganismos, em uma solução de açúcares extraídos desses vegetais.Também pode ser chamado de álcool combustível ou álcool carburante.(IFCT,2014)

Biodiesel

O biodiesel é um éster de ácido graxo, renovável e biodegradável, obtido comumente a partir da reação química de óleos ou gorduras, de origem animal ou vegetal, com um álcool na presença de um catalisador (reação conhecida como transesterificação). (IFCT,2014)

Biogás

Gás combustível produzido a partir de biomassa e ou da fracção biodegradável de resíduos, que pode ser purificado até à qualidade do gás natural, para utilização como biocombustível, ou gás de madeira. A produção é feita com matéria orgânica em um aparelho chamado de biodigestor anaeróbico. A maioria dos gases tem um cheiro forte e desagradável.(IFCT,2014)

Biometanol

Metanol produzido a partir de biomassa para utilização como biocombustível.◦ Atualmente é obtido pela reação do gás de síntese (produzido a partir de origens fósseis, como o gás natural), uma mistura de H2 com CO passando sobre um catalisador metálico a altas temperaturas e pressões. (IFCT,2014)

Bioéter dimetílico

Éter dimetílico produzido a partir de biomassa para utilização como biocombustível.(IFCT,2014)

Bio-ETBE (bioéter etil-ter-butílico)

ETBE produzido a partir do bioetanol, sendo a percentagem em volume de bio-ETBE considerada como biocombustível igual a 47%.(IFCT,2014)

Bio-MTBE (bioéter metil-ter-butílico)

Combustível produzido com base no biometanol, sendo a percentagem em volume de bio-MTBE considerada como biocombustível de 36%.(IFCT,2014)

Biocombustíveis sintéticos

Hidrocarbonetos sintéticos ou misturas de hidrocarbonetos sintéticos produzidos a partir de biomassa.(IFCT,2014)

Biohidrogénio

Hidrogenio produzido a partir de biomassa e ou da fracção biodegradável de resíduos para utilização como biocombustível.(IFCT,2014)

Óleo vegetal puro produzido a partir de plantas oleaginosas

Óleo produzido por pressão, extracção ou processos comparáveis, a partir de plantas oleaginosas, em bruto ou refinado, mas quimicamente inalterado, quando a sua utilização for compatível com o tipo de motores e os respectivos requisitos relativos a emissões.(IFCT,2014).

De acordo com ALI et al., 2013 a partir das sementes de jatrofa pode se extrair o óleo de Jatropha que apresenta propriedades semelhantes como o diesel alem de algumas outras caracterias como viscosidade cinemática, ponto de solidificação, flash e ponto e ponto de ignição um muito mais altos. O óleo de Jatrofa também pode ser utilizado directamente por mistura com diesel.

Definição

De acordo com o decreto de Lei nº 9.478/97, art. 6º, inciso XXIV, biocombustivel é um combustível derivado de biomassa renovável para uso em motores a combustão interna ou, conforme regulamento, para outro tipo de geração de energia, que possa substituir parcial ou totalmente combustíveis de origem fóssil.

Existem gerações de biocombustiveis, primeira, segunda, terceira e geração zero.

Biocombustivel de 1° geração caracteriza-se pelos biocombustíveis produzidos principalmente de matérias-primas cultivadas e pela baixa complexidade tecnológica para a sua produção.

Exemplos

◦ Bioetanol (milho, cana-de-açúcar, beterraba e trigo)

◦ Biodiesel (soja, girassol e colza)

◦ Óleo vegetal

Biocombustível de 2° geração caracteriza-se pelos biocombustíveis produzidos a partir de recursos não destinados à alimentação, e alta complexidade tecnológica para sua obtenção. Não gera disputa por solos com áreas de plantio de alimentos.

Exemplos

◦ Bioetanol (hidrólise da lignocelulose de resíduos da cana-de-açúcar ou outros materiais celulares)

◦ Biodiesel (óleo residual de fritura, gordura animal, gordura de efluentes urbanos e/ou industrial).

Biocombustível de 3° geração, caracteriza-se pela alta velocidade de produção, alto teor de óleo e carboidratos, adaptação, adaptação a um espectro amplo de temperatura e acidez do meio, capacidade de fixar nitrogênio da atmosfera, e maior eficiência fotossintética.

Exemplos

◦ Biodiesel de microalgas oleaginosas

Biocombustivel de geração zero, caracteriza-se pela baixa ou nenhuma tecnologia

para produção e principalmente por matéria-prima

de fonte extrativa.

Exemplos

◦ Lenha

◦ Carvão vegetal de lenha extrativa

Os biocombustíveis de 1ª e 2ª gerações são considerados como biocombustíveis convencionais. Os biocombustíveis de "3ª geração", biocombustíveis que atualmente estão relacionados com a biomassa de algas, com a conversão microbiana mas também podem estar relacionados com a utilização de CO2 como matéria-prima.

As fontes mais conhecidas no mundo são cana-de-açúcar, milho, soja, semente de girassol, madeira e celulose. A partir destas fontes é possível produzir biocombustíveis, como álcool, etanol e biodiesel.

De acordo com Sachsa Ignacy, 2007 nossa matriz energética reúne ainda hoje todas essas energias, embora os 150 anos da ascendência de uso do petróleo tenham transformado de uma maneira radical os estilos de vida e de consumo de energia caracterizado pelo consumo excessivo e desperdicio da mesma, sobretudo no transporte.

No que diz respeito à substituição das energias fósseis por energias renováveis, o tema pela sua amplitude ultrapassa os limites de um artigo, mesmo restringindo a reflexão ao caso do Brasil.

O biodiesel é um combustível muito vantajoso em relação a outros, sobretudo pela sua aplicabilidade, pois, como já foi dito, pode ser implementado rapidamente sem necessidade de grandes atualizações tecnológicas no sector dos transportes. Assim, as vantagens do biodiesel, não se limitam ao foro ambiental. Ele é muito menos poluente que outros combustíveis, é uma energia renovável, que não contribuí para o aquecimento global, decompõe-se biologicamente com facilidade, a sua produção pode ser um incentivo para a agricultura, dando origem a novos postos de trabalho e conduzindo à diminuição do número de terras não utilizando, sua produção origina produtos que podem ser aproveitados pela indústria e na agricultura.

Para atender a uma maior demanda mundial por bioenergia, o setor terá de superar desafíos de diversas ordens. Entre eles, aumentar o cultivo de culturas agrícolas utilizadas para obter biocombustíveis, sem afetar a produção de alimentos, adaptar-se aos impactos das mudanças climáticas globais na agricultura e competir em condições desiguais com os combustíveis fósseis que hoje são fortemente subsidiados em inúmeros países, incluindo no Brasil.

Petrobras, 2007 realta que ainda não é possivel substituir toda a matriz energética com biocombustíveis, porque além dos biocombustíveis existem outras fontes de energia renovável em uso no Brasil. É o caso da eletricidade gerada pelas centrais hidrelétricas, que tem participação expressiva na matriz energética do país.

Os biocombustíveis são vistos como mais uma alternativa de recurso energético mundial e não um substituto para os recursos fósseis.

Contextualização com a atualidade

Problemas relativos ao desenvolvimento econômico mundial estão relacionados com a capacidade energética de cada país (SALLA, et al. 2010).

O Brasil e os Estados Unidos lideram a produção de etanol, sendo a produção em 2006, 13,5 milhões de galões e o Brasil contribuiu com 33,3% desse volume, produzindo álcool a partir da cana-de-açúcar, e os Estados Unidos produziram 36,3%, a partir do milho (SOUZA & ANDREOLI,2007; SALLA, et al. 2010).

Na União Européia, temos o maior programa de produção de biodiesel no mundo, com capacidade instalada de 2,5 - 2,7t em 2003, onde há a substituição de 2% do diesel usado para transportes em 2005, 5,75% em 2010, e estima-se 20% para 2020. Utilizam principalmente colza ou couve-nabiça (Brassica napus) para a produção do biodiesel. As áreas envolvidas são muito grandes, 5,5M ha, na União Européia, para atingir 3,2% a 4% de biodiesel no diesel mineral. (Macedo e Nogueira, 2004).

Na América, temos o terceiro maior no mundo, utilizando principalmente soja complementada com óleos de frituras usados. Em 2002, os EUA atingiu 50milhões de litros usados em mistura no diesel. Atualmente possui uma capacidade de 200mil toneladas anuais. (Macedo e Nogueira, 2004).

A China, a produção do biodiesel é feita a partir de colza e óleo de fritura, o nível de produção é intermediária entre a União Européia e a Améria.

Na Itália e Espanha, há iniciativas para a produção em escala comercial, porém, com experiências bem ou mal-sucedidas. (Macedo e Nogueira, 2004).

Para o Brasil, existem poucos estudos, o indicativo para o biodiesel de soja está em uma relação de aproximadamente 1,42, para o dendê e macaúba há valores de 5,63 e 4,20. (Macedo e Nogueira, 2004).

Atualmente, no Brasil, a soja é a principal fonte de matéria prima para Biocombustíveis, segundo a analista Daniela de Souza, 2016, a soja representa 76% do biodiesel produzido, seguida da gordura animal 19% e do algodão 2% .Mesmo com a produção de 97,8 milhões de toneladas de soja na última safra, apenas cerca de 3 milhões viraram biodiesel (EMBRAPA, 2016).

De acordo com o pesquisador, Gilberto Tomm, 2016, a canola possui grande vantagem para a indústria de biodiesel, chegando a um índice de 40% de óleo de canola, nos grãos de soja o teor médio de óleo é de 18%.

A demanda do óleo de canola no mercado internacional é muito grande, segundo o analista Paulo Ernani Ferreira, "o Brasil possui uma fantástica oportunidade para a expansão da canola, empregando as mesmas terras, máquinas, armazéns e outros recursos empregados na produção, estocagem e industrialização de grãos, otimizando o retorno dos meios disponíveis, aumentando a produção e a renda, sem necessidade de derrubar florestas ou ocupar áreas de pastagens" (EMBRAPA, 2016).

Referências

A. Bandyopadhyay, J. Stöckel, H. Min, L. a Sherman, H.B. Pakrasi, High rates of photobiological H2 production by a cyanobacterium under aerobic conditions, Nat. Commun. 1 (2010) 139. doi:10.1038/ncomms1139.

ALI, M. H. et al. - Biodiesel from Neem Oil as an Alternative Fuel for Diesel Engine. - Procedia Engineering, v. 56, p. 625–630, 2013.

BRASIL. Lei n.° 9478 de 09 de agosto de 1997. Dispõe sobre a política energética nacional, as atividades relativas ao monopólio do petróleo, institui o Conselho Nacional de Política Energética e a Agência Nacional do Petróleo e dá outras providências. Diário Oficial da Republica Federativa do Brasil. Brasília, DF, p. 16925, 09 ago, 1997. Seção 1.

EMBRAPA - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária - Mercado de biocombustíveis é oportunidade para crescimento da canola no Brasil - Brasília, 2016 Disponível em <https://www.embrapa.br/busca-de-noticias/-/noticia/11206935/mercado-de-biocombustiveis-e-oportunidade-para-crescimento-da-canola-no-brasil> Acesso em: 04/06/2016.

C.M. Beal, R.E. Hebner, M.E. Webber, R.S. Ruoff, A.F. Seibert, The energy return on investment for algal biocrude: Results for a research production facility, Bioenergy Res. 5 (2012) 341–362. doi:10.1007/s12155-011-9128-4.

HORN, J. N, KOLSTAD, G. V, WSTERENG, B., EIJSINK, V. - Novel enzymes for the degradation of cellulose -, Biotechnol. Biofuels. 5 (2012) 45. doi:10.1186/1754-6834-5-45.

IFCT - Instituto Federal de Ciência e Tecnologia - Tecnologia de Fabricação de Biocombustíveis. Capítulo 1b – Definição, tipos e gerações dos Biocombustíveis, Rio grande do norte, 2014. Disponivel<http://docente.ifrn.edu.br/samueloliveira/disciplinas/tecnologia-de-fabricacao-de-biocombustiveis/introducao-a-biocombustiveis> acesso em :23/05/2014

MACEDO, I. C., NOGUEIRA, L. A. H. - Biocombustíveis - Centro de Gestão de Estudos Estratégicos (CGEE), NAE02-2004, Brasília, 2005.

SALLA, D. A. , FURLANETO, F. P. B., CABELLO, C., KANTHACK, R. A. D. - Estudo energético da produção de biocombustível a partir do milho - Revista Ciencia Rural, Santa Maria, v.40, n.9, p.2017-2022, 2010.

PETROBRAS - Biocombustíveis,50 perguntas e respostas sobre este novo mercado. Ministério das minas e energia. 2007. Didponivel em:<https://www.agencia.cnptia.embrapa.br/Repositorio/matprima1_000g7pcetcc02wx5ok0wtedt32e6jis7.pdf> acesso em 25/05/2016.

SOUZA, C.; ANDREOLI. - Cana-de-açúcar: a melhor alternativa para conversão da energia solar e fóssil em etanol. - Rev. Economia e Energia, Belo Horizonte, n.59, 4p, 2007.

UBRABIO - União Brasileira de Biodiesel. Biodiesel pode tornar diesel mais barato. 2015. Disponivel em : <http://www.ubrabio.com.br/1891/noticias/biodieselpodetornardieselmaisbarato_244116/> Acesso em :08/06/2016.

URQUIADA, Segundo, Alves, Bruno José Rodrigues, Boodey, Roberto Michael - Produção de biocombustíveis. A questão do balanço energético - Revista de Política Agrícola, n.1, 2005.