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Produção de Biodiesel a partir de Óleo de Girassolhttps://docs.google.com/document/d/1Fj60827tHNeC8ObAOukwiRfMah-tEsd7SsFNWXSj7r0/edit?usp=sharing

Produção de Biodiesel a partir de Óleo de Girassol

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1- INTRODUÇÃO
A crescente preocupação com o aquecimento global é uma das questões que motivam a discussão sobre novas fontes de energia, sobretudo renováveis, que produzam menor impacto ao clima do planeta devido à emissão de CO2, um dos gases responsáveis pelo efeito estufa. O biodiesel é um dos combustíveis renováveis mais importantes atualmente, sendo produzido principalmente pela transesterificação de óleos vegetais ou gordura animal com álcoois de cadeia curta, como o metanol ou o etanol, na presença de catalisador básico, tal como o hidróxido de sódio. Por ter origem vegetal, as emissões de CO2 produzidas na queima do biodiesel contribuem para o ciclo de carbono na natureza, já que as plantas que o produziram consomem CO2 no processo de fotossíntese. Outra vantagem do biodiesel é o fato de não possuir enxofre em sua composição, produzindo uma queima virtualmente isenta de SO2 e SO3, óxidos causadores do fenômeno da chuva ácida. A transesterificação é processo mais utilizado atualmente para a produção de biodiesel, consistindo numa reação química dos óleos vegetais ou gorduras animais com o álcool comum (etanol) ou o metanol, estimulada por um catalisador, da qual também se extrai a glicerina, produto com aplicações diversas na indústria química (KNOTHE, 2006). Além da glicerina, a cadeia produtiva do biodiesel gera uma série de outros coprodutos (torta e farelo), agregando valor. Cada matéria-prima (gordura animal, óleo de soja, óleo de girassol etc.) exige um tipo de tratamento diferente antes de ir para a unidade de processamento de biodiesel. Para uma boa operacionalização e rendimento da matéria-prima, é importante reduzir os teores de umidade, acidez, fósforo, ceras e ácidos graxos livres. Os óleos com baixo teor de fosfatídeos, tais como óleo de palma, geralmente podem ser refinados fisicamente, enquanto que óleos com alto teor, tais como óleo de soja e de canola, devem ser neutralizados pelo processo químico para se obter melhor qualidade. O óleo de girassol é um dos que apresenta maior percentual de ácidos graxos poli-insaturados, o que é muito bom para a produção.A crescente preocupação com o aquecimento global é uma das questões que motivam a discussão sobre novas fontes de energia, sobretudo renováveis, que produzam menor impacto ao clima do planeta devido à emissão de CO2, um dos gases responsáveis pelo efeito estufa. O biodiesel é um dos combustíveis renováveis mais importantes atualmente, sendo produzido principalmente pela transesterificação de óleos vegetais ou gordura animal com álcoois de cadeia curta, como o metanol ou o etanol, na presença de catalisador básico, tal como o hidróxido de sódio. Por ter origem vegetal, as emissões de CO2 produzidas na queima do biodiesel contribuem para o ciclo de carbono na natureza, já que as plantas que o produziram consomem CO2 no processo de fotossíntese. Outra vantagem do biodiesel é o fato de não possuir enxofre em sua composição, produzindo uma queima virtualmente isenta de SO2 e SO3, óxidos causadores do fenômeno da chuva ácida. A transesterificação é processo mais utilizado atualmente para a produção de biodiesel, consistindo numa reação química dos óleos vegetais ou gorduras animais com o álcool comum (etanol) ou o metanol, estimulada por um catalisador, da qual também se extrai a glicerina, produto com aplicações diversas na indústria química (KNOTHE, 2006). Além da glicerina, a cadeia produtiva do biodiesel gera uma série de outros coprodutos (torta e farelo), agregando valor. Cada matéria-prima (gordura animal, óleo de soja, óleo de girassol etc.) exige um tipo de tratamento diferente antes de ir para a unidade de processamento de biodiesel. Para uma boa operacionalização e rendimento da matéria-prima, é importante reduzir os teores de umidade, acidez, fósforo, ceras e ácidos graxos livres. Os óleos com baixo teor de fosfatídeos, tais como óleo de palma, geralmente podem ser refinados fisicamente, enquanto que óleos com alto teor, tais como óleo de soja e de canola, devem ser neutralizados pelo processo químico para se obter melhor qualidade. O óleo de girassol é um dos que apresenta maior percentual de ácidos graxos poli-insaturados, o que é muito bom para a produção.A crescente preocupação com o aquecimento global é uma das questões que motivam a discussão sobre novas fontes de energia, sobretudo renováveis, que produzam menor impacto ao clima do planeta devido à emissão de CO2, um dos gases responsáveis pelo efeito estufa. O biodiesel é um dos combustíveis renováveis mais importantes atualmente, sendo produzido principalmente pela transesterificação de óleos vegetais ou gordura animal com álcoois de cadeia curta, como o metanol ou o etanol, na presença de catalisador básico, tal como o hidróxido de sódio. Por ter origem vegetal, as emissões de CO2 produzidas na queima do biodiesel contribuem para o ciclo de carbono na natureza, já que as plantas que o produziram consomem CO2 no processo de fotossíntese. Outra vantagem do biodiesel é o fato de não possuir enxofre em sua composição, produzindo uma queima virtualmente isenta de SO2 e SO3, óxidos causadores do fenômeno da chuva ácida. A transesterificação é processo mais utilizado atualmente para a produção de biodiesel, consistindo numa reação química dos óleos vegetais ou gorduras animais com o álcool comum (etanol) ou o metanol, estimulada por um catalisador, da qual também se extrai a glicerina, produto com aplicações diversas na indústria química (KNOTHE, 2006). Além da glicerina, a cadeia produtiva do biodiesel gera uma série de outros coprodutos (torta e farelo), agregando valor. Cada matéria-prima (gordura animal, óleo de soja, óleo de girassol etc.) exige um tipo de tratamento diferente antes de ir para a unidade de processamento de biodiesel. Para uma boa operacionalização e rendimento da matéria-prima, é importante reduzir os teores de umidade, acidez, fósforo, ceras e ácidos graxos livres. Os óleos com baixo teor de fosfatídeos, tais como óleo de palma, geralmente podem ser refinados fisicamente, enquanto que óleos com alto teor, tais como óleo de soja e de canola, devem ser neutralizados pelo processo químico para se obter melhor qualidade. O óleo de girassol é um dos que apresenta maior percentual de ácidos graxos poli-insaturados, o que é muito bom para a produção.2. OBJETIVOProdução de Biodiesel a partir do óleo de girassol, delineando algumas rotas de produção em pequena e média escala, com possibilidade de melhoramento econômico obtendo, concomitante à produção de biodiesel, co-produtos como sabão e emulsificante de alimentos (glicerol).3. JUSTIFICATIVANesse projeto o biodiesel será obtido a partir da semente de girassol. Ela é uma boa opção para a produção de biodiesel, devido da possibilidade de plantação consorciada com outras culturas e devido ao alto teor proteico de sua torta oleosa. A produção anual brasileira estimada é de 400 mil toneladas. As vantagens desta cultura em relação ao milho safrinha são muito grandes, pois promovem a reciclagem de nutrientes favorecendo a cultura seguinte, por ser uma cultura mais resistente que o milho com possibilidades de ser colhida mais cedo (TOLMASQUIM, 2003). O girassol produz em média 700 kg de óleo por hectare.  O biodiesel é um remédio social e ecológico. Nas grandes cidades, hoje, as doenças pulmonares estão matando cada vez mais. E o biodiesel, se for misturado no óleo diesel, com um nível de 25%, elimina totalmente a fuligem, que é o fato causador dessas doenças pulmonares. Por essa razão, a meta de consumo de biodiesel, por exemplo, na Europa, de 25%, serve, exatamente, para resolver o problema da tuberculose (PARENTE, 2007).
4- RISCO- Alta dos preços dos óleos vegetais, que são a principal matéria-prima do processo produtivo. - Falta de matéria prima em decorrência de problemas com a safra- Explosões e incêndios nos tanques de armazenamento
5- RESULTADOSO óleo bruto de girassol pode ser facilmente obtido, mesmo em pequenas propriedades rurais, através do processo de prensagem, de onde se obtêm o óleo, matéria prima para produção do biocombustível, e a torta de prensagem, que pode ser utilizada na nutrição animal.As porcentagens aproximadas de saída dos componentes do processo são: 86% de éster (biodiesel), 4% de álcool, 1% de fertilizante e 9% de glicerina (CHING e RODRIGUES, 2007). Segundo dados da ANP, atualmente o Brasil conta com 64 plantas autorizadas para a produção do biodiesel com capacidade nominal instalada de 13.219,33 m3 /dia. (BIODIESELBR, 2010).

IODIESEL
 
biodiesel é tanto um combustível a ser usado puro, como comprovado plenamente para motores de combustão interna com ignição por compressão (motores diesel) de grande porte, como embarcações e locomotivas, como na forma de aditivo quando misturado com o óleo diesel de origem mineral, em qualquer proporção. Por ser biodegradável, de baixa toxidade e praticamente isento de enxofre e compostos aromáticos, é considerado um combustível ecológico. No seu uso na forma pura, o biodiesel reduz, em valores médios, em até 68% as emissões de gás carbônico, e em até 90% a emissão de fumaça, e elimina as emissões de óxidos de enxofre.
 
O  pode ser produzido a partir da transesterificação de óleos residuais de processos de frituras e metanol (transesterificação metílica), que é escolhido prioritariamente pela cinética de sua reação. Estudos comparativos de transesterificação etílica (com etanol) e metílica para diversos óleos são desenvolvidos, visando o aperfeiçoamento dos processos para os dois álcoois.[33] 
 
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                                                                    Editado de www.revistasustentabilidade.com.br
 

ESTUDO DE CASO DO SISTEMA DE PRODUÇÃO DE BIODIESEL (Adaptado de PARENTE, 2009)

GRÃOS DE GIRASSOL: Teor de Óleo: 35 – 48%

Processo de Extração:

Extração por Solvente de óleo extraído = 40% de Óleo Extraído

1.000 kg de Grãos de Girassol Produz: 400 kg de Óleo + 600 kg de Farelo (0,6% de óleo)

RESULTADOS DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL COM ÓLEO DE GIRASSOL:

- Produção de Biodiesel: 424 litros

- Preço do Biodiesel na Bomba: R$ 2,00 por litro

- Receita com Biodiesel: R$ 848,00

RESULTADOS DA PRODUÇÃO DE LEITE COM FARELO DE GIRASSOL:

- Produção de Leite Integral 1.800 litros

- Preço do Leite UHT no Supermercado: R$ 1,80 por litro

- Receita com Leite: R$ 3.240,00

- RESULTADOS DA PRODUÇÃO DE GLICERINA

- Produção de Glicerina 23 kg

- Preço da Glicerina no mercado: R$ 10 reais por Kg

- Receita com glicerina: R$ 230,00

Receita Total: R$ 4318,00 para 1000 kg de grãos

CONCLUSÃO: Relação entre as Receitas Alimentos / Biodiesel: 3,82

DESENVOLVIMENTO DE PROCESSO DE PRODUÇÃO DE BIODIESEL USANDO SIMULADOR

O projeto começou com uma pesquisa bibliográfica para verificação, estudo e seleção de tecnologias já existentes sobre produção de biodiesel baseada na transesterificação do óleo vegetal, levantamento item a item dos processos de produção e aproveitamento de sub-produtos: glicerol e gliceroato de amido.Foram incluídos levantamentos feitos via Internet e Commut,

PROJETO DE INVESTIMENTO

Inicialmente, baseado no dimensionamento dos equipamentos obtidos durante simulação do processo, há o cadastramento desses equipamentos, no intuito de realizar a atualização de seus custos.

Uma vez obtido dados de instalações e custo de equipamentos de acordo com especificações técnicas das máquinas e equipamentos obtidas através por simulador de processos de projeto procede-se o estuda da projeto de custo.

PROJETO DE CUSTOS

Para a simulação econômica do projeto utilizou-se o EXCEL, com software desenvolvido para calcular a viabilidade econômica de projetos de engenharia com atualização de preços de equipamentos; tendo os seguintes dados obtidos do simulador de processo e através da literatura: Catual (Ca)=custo atualizado do equipamento QUE depende de Cbase (Cb)= custo do equipamento disponível na literatura técnica;Aatual(Aa)= dimensionamento do equipamento obtido durante simulação de processo; Abase (Ab) ver na literatura Pannir Selvan.

Simulação do funcionamento usando simulador de processo SUPERPRO inteligente INC deste projeto (Pannirselvam, 1996).

Brasil. Para desenvolvimento do projeto calculou o custo de operação variável, matéria-prima, mão-de-obra direta e indireta, equipamentos e máquinas, depreciação, seguros, etc, auxiliado por computador (Pannirselvam, 1996). Para simulação foi usado método computacional modular com programas desenvolvidos em software Excel versão 97. O menu interativo disponível no programa facilitou o desenvolvimento de análise econômica do projeto preliminar.

Investimento Fixo: Calculou-se tal investimento, baseando-se nos custos e dimensionamentos dos equipamentos, utilizando-se um modelo econômico baseado nos fatores de Lang e Chilton (Pannirselvam, 1996) que engloba instalações elétricas, instrumentação, tubulação, etc. (Pannirselvam, 1996).

Custo variável: Calculou-se baseado na entrada de dados do número de operadores e de supervisão (em função da necessidade dos equipamentos); Mão-de-obra indireta: calculou-se a partir de uma taxa percentual em relação a mão de obra direta. Matéria prima: calculou-se a partir de dados de consumo, obtidos durante simulação do processo, e o custo unitário da substância, segundo preço de mercado, por unidade de volume ou massa.

Custo fixo: Utilizou-se uma taxa percentual de 10%, em relação ao investimento fixo, para cálculo de manutenção: eqüivale a 3,5% (taxa percentual arbitrária) do investimento fixo obtendo-se custo total:

Custo total = Custo variável + Custo fi

CENÁRIOS POSSÍVEIS

Para atender as necessidades e especificações técnicas de produção de éster como aditivos no diesel, três alternativas/cenários foram propostas para simulação de projeto de processos..

CENÁRIO 1: Óleo de soja + gliceroato de amido/co-produto via esterificação de óleo foi escolhido óleo de soja como matéria-prima.

CENÁRIO 2: Óleo de mamona (0,75% do preço do óleo de soja)+ gliceroato de amido via esterificação de óleo.

CENÁRIO 3:

SUB-CENÁRIO 3.1: Torta de soja (60% do preço de óleo de soja) mais gliceroato de amido mais proteína de soja via extração e transesterificação simultânea. A tabela 05 mostra Composição centesimal de diferentes tipos de oleaginosas e suas tortas, segundo ORR&ADAIR, 1973.



Figura 1: Fluxograma material de Biodiesel

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Fonte: Adaptado de PARENTE (2003)

Figura 2: Fluxograma da produção de Biodiesel

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Fonte: Betaeq

O processamento de biodiesel ocorre da seguinte forma: o setor de transesterificação é onde ocorre a reação química entre o óleo (ou gordura) e o álcool (metanol ou etanol), sob a ação de um catalisador (metilato de sódio ou soda cáustica). A reação poderá ser em etapas, quando se usa o processo contínuo, ou então em bateladas, em que o processo é executado em um único reator. 

A corrente combinada de óleo, álcool e catalisador é aquecida à temperatura de reação em um aquecedor de alimentação antes de ser introduzida no reator, um tanque agitado mecanicamente onde a maior parte do óleo é transformada em biodiesel e glicerina.

As entradas do processo de transesterificação são: 87% de óleo obtido na etapa anterior; 12% de álcool e 1% de catalisador (hidróxido de sódio (NaOH) ou o hidróxido de potássio (KOH)) (CHING e RODRIGUES, 2007). Deste processo tem como resultado duas fases:

- Fase pesada: composta por glicerina bruta, excessos de álcool, água e impurezas inerentes a matéria-prima; e

- Fase leve: composta por uma mistura de ésteres (biodiesel) impregnado de excessos reacionais de álcool e impurezas (CHING e RODRIGUES, 2007).


Figura 3: Reação de transesterificação

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Fonte: BATISTA, 2010


O produto final da reação de transesterificação é o éster (metílico ou etílico), que então segue para o decantador, um vaso horizontal onde a mistura permanece pelo tempo necessário para que as fases de éster e de glicerina se separem devido à diferença de densidade. Uma vez retirada a glicerina, o metil éster é transferido ao segundo reator, onde mais álcool e catalisador são acrescentados a fim de completar a reação de transesterificação. Depois o éster vai para um misturador estático, onde recebe ácido clorídrico para neutralizar qualquer catalisador remanescente e auxiliar na separação da glicerina restante. 

Nesse ponto o éster é lavado com água num misturador para diluir o ácido e o catalisador. Outro decantador é utilizado para separá-lo da água – por ser mais densa, a água é drenada. O éster lavado vai para um tanque-pulmão e é bombeado para um stripper (uma coluna de purificação que trabalha sob vácuo, removendo umidade e traços de álcool). O produto então é resfriado para precipitar os esteróis glicosados (flocos brancos). Novamente ele é filtrado e só então segue para os tanques de armazenamento. Temos aí o biodiesel. Em seguida ocorrem os processos de recuperação de glicerina, álcool e água.



Custo total para 1000 Kg de grãos
 
(produção do grão + extração do óleo) 671,50

Receita Total: R$ 4318,00 para 1000 kg de grãos
Enunciados  de  problemas de  analise preliminar de viabilidade de potetcial economicas

https://www.folhadelondrina.com.br/folha-rural/custo-de-producao-de-oleo-de-girassol-para-uso-como-combustivel-449346.html
enunciados de problemas de vaiabilidade , modelos  de solucaoes
Potential

CONCLUSÕES

A produção de biodiesel etílico a partir do óleo bruto de girassol é possível e viável, possuindo o biocombustível obtido pelo processo de transesterificação de tal óleo, características apropriadas para utilização em motores a diesel.  Não produzir o biodiesel significa miséria no campo, efeito estufa, poluição e doenças nas cidades (PARENTE, 2008). Esta é a questão se que impõe, e o prejuízo é justamente não ter avançado nestes pontos.

RESUMO


O Brasil é um país extremamente heterogêneo, de dimensões continentais, onde as condições de solo e de clima são extremamente favoráveis à produção de biomassa energética. Isso é uma condição natural, mas, num País heterogêneo, se tem as regiões distintas. O biodiesel não é tão-somente um substituto do óleo diesel ele é um remédio social e ecológico. No Nordeste, a motivação para o biodiesel é a questão social, a miséria no campo. As suas vocações são culturas que possam se aclimatar, ou conviver, com o estresse hídrico do Nordeste e que sejam apropriadas para a agricultura familiar, ou seja, que possam gerar ocupação, trabalho no campo. A região Centro-Sul é a da agricultura mecanizada, das culturas anuais de soja, amendoim, girassol. A motivação vai além da riqueza, englobando a questão ambiental das grandes cidades, da emissão de poluentes, do efeito estufa e de tudo o mais.

Nesse projeto o biodiesel será obtido a partir da semente de girassol. Pois o Girassol é um cultivo econômico, rústico e que não requer maquinário especializado. Tem um ciclo vegetativo curto e se adapta perfeitamente a condições de solo e clima pouco favoráveis. Além do Biodiesel no processo produtivo também é gerada glicerina e a torta que podem agregar valor e se constituir em outras fontes de renda importantes para os produtores.

A geração do Biodiesel tem como missão: A diminuição e controle do Efeito Estufa (CO2), a geração de emprego e renda no campo, contribuição na substituição do petróleo energético, fomento à Produção de alimentos, fortalecimento das economias dos países tropicais e/ou das nações não produtoras de Petróleo e o reflorestamento energético.


Palavras-chave: Biodiesel, Girassol, Biocombustíveis.


BIBLIOGRAFIA

[1] "ENTREVISTA: ExPEDITO PARENTE." https://sistemas.mre.gov.br/kitweb/datafiles/NovaDelhi/pt-br/file/Biocombustiveis_10-entrevistaexpedito.pdf. Acessado em 1 out. 2018.


[2] KNOTHE, G., GERPEN, J. V., KRAHL, J. Manual de biodiesel. São Paulo: Edgard Blücher, 2006.


[3] "Co-produtos da Produção de Biodiesel - Revista Virtual de Química." 20out.2011,http://rvq.sbq.org.br/audiencia_pdf.asp?aid2=562&nomeArquivo=v3n5a06.pdf. Acessado em 1 out. 2018.


[4] "Equipamentos: Pré-tratamento e processamento de biodiesel." 19 jul. 2007, https://www.biodieselbr.com/revista/017/por-dentro-de-uma-usina-2.htm. Acessado em 28 set. 2018.


[5] "Girassol - Conjuntura Mensal - Março de 2017 - Conab." https://www.conab.gov.br/info-agro/analises-do-mercado-agropecuario-e-extrativista/analises-do-mercado/historico-mensal-de-girassol/item/download/15282_44f887e47a2124a42f0b75d45f0bdd5d. Acessado em 8 out. 2018.


[6] TOLMASQUIM, M. T. Fontes renováveis de energia no Brasil. Rio de Janeiro: Interciência, 2003.


[7]https://insightmaker.com/insight/147222/Clone-of-V3-Sistema-integrado-de-tecnologia-do-Processos


[8]  "Benefícios da semente de girassol - Tua Saúde." 9 out. 2014, https://www.tuasaude.com/beneficios-da-semente-de-girassol/. Acessado em 8 out. 2018.


[9]  BIODIESEL PRODUZIDO A PARTIR DE OLEO DE SEMENTES. 2007. 100 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Agroquímica, Ufmg, Viçosa, 2007

[10] BETA EQ. PRODUÇÃO DE BIODIESEL. 2018. Disponível em: <https://betaeq.com.br/index.php/2017/06/19/producao-de-biodiesel/>. Acesso em: 29 set. 2018.

[11] CHING W. H.; RODRIGUES C. W. (Coord.). Cartilha biodiesel. SEBRAE, 2007. 61p.

[12]  BATISTA, Thais Neder. Separação eficiênte de glicerol e biodiesel através da utilização de blends de metanol e etanol.Disponível em: <http://ic.ufabc.edu.br/II_SIC_UFABC/resumos/paper_5_173.pdf>. Acesso em: 29 set. 2018.

[13]"Informações de mercado - ANP." 25 abr. 2017, http://www.anp.gov.br /producao-de-biocombustiveis/biodiesel/informacoes-de-mercado. Acessado em 8 out. 2018.

[14] "Custos de produção de biodiesel no Brasil. - BDPA-Embrapa." https://www.bdpa.cnptia.embrapa.br/consulta/busca?b=ad&id=121643&biblioteca=vazio&busca=autoria:%22A.%22&qFacets=autoria:%22A.%22&sort=&paginacao=t&paginaAtual=3313. Acessado em 8 out. 2018.

[15]- PARENTE, Expedito. UMA VISÃO DAS ENERGIAS DO FUTURO. 2009. Disponível em: <http://www.dcabr.org.br/download/eventos/eventos-realizados /2010/fontes-renovaveis-de-energia-na-aviacao-08-06-2010/8_Energias-do-Futuro_Expedito-Parente.pdf>. Acesso em: 01 out. 2018.


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