ENGESV - ENGENHARIA SUSTENTÁVEL

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ENERGIA LIMPA

segunda-feira, 14 de março de 2011

O Que é Biodiesel?

O Que é Biodiesel?



O biodiesel é um combustível para ser utilizado nos carros ou caminhões, feito a partir das plantas (óleos vegetais) ou de animais (gordura animal).


Atualmente o biodiesel vendido nos postos pelo Brasil possui 5% de biodiesel e 95% de diesel (B5). O biodiesel só pode ser usado em motores a diesel, portanto este combustível é um substituto do diesel.

Para se produzir biodiesel, o óleo retirado das plantas é misturado com álcool (ou metanol) e depois estimulado por um catalisador. O catalisador é um produto usado para provocar uma reação química entre o óleo e o álcool. Depois o óleo é separado da glicerina (usada na fabricação de sabonetes) e filtrado.

Existem muitas espécies vegetais no Brasil que podem ser usadas na produção do biodiesel, como o óleo de girassol, de amendoim, de mamona, de soja, entre outros.

Para que você entenda melhor esse processo, veja como funciona:
As mistura entre o biodiesel e o diesel mineral é conhecida pela letra B, mais o número que corresponde a quantidade de biodiesel na mistura. Por exemplo, se uma mistura tem 5% de biodiesel, é chamada B5, se tem 20% de biodiesel, é B20.

A utilização do biodiesel puro ainda está sendo testada, se for usado só biodiesel (100%) sem misturar com o diesel mineral, vai se chamar B100.

Definição Geral:

Combustível natural usado em motores diesel, produzido através de fontes renováveis, que atende as especificações da ANP.

Definição Geral estendida:

Combustível renovável derivado de óleos vegetais, como girassol, mamona, soja, babaçu e demais oleaginosas, ou de gorduras animais, usado em motores a diesel, em qualquer concentração de mistura com o diesel. Produzido através de um processo químico que remove a glicerina do óleo.

Definição Técnica:

Combustível composto de mono-alquilésteres de ácidos graxos de cadeia longa, derivados de óleos vegetais ou de gorduras animais e designado B100.

Definição da legislação brasileira:

Biocombustível derivado de biomassa renovável para uso em motores a combustão interna com ignição por compressão ou, conforme regulamento, para geração de outro tipo de energia, que possa substituir parcial ou totalmente combustíveis de origem fóssil.
 
Biodiesel é o nome de um combustível alternativo de queima limpa, produzido de recursos domésticos, renováveis. O Biodiesel não contem petróleo, mas pode ser adicionado a ele formando uma mistura. Pode ser usado em um motor de ignição a compressão (diesel) sem necessidade de modificação. O Biodiesel é simples de ser usado, biodegradável, não tóxico e essencialmente livre de compostos sulfurados e aromáticos. 

O Biodiesel é fabricado através de um processo químico chamado transesterificação onde a glicerina é separada da gordura ou do óleo vegetal. O processo gera dois produtos, ésteres ( o nome químico do biodiesel) e glicerina (produto valorizado no mercado de sabões).
O biodiesel de qualidade deve ser produzido seguindo especificações industrias restritas, a nível internacional tem-se a ASTM D6751. Nos EUA, o biodiesel é o único combustível alternativo a obter completa aprovação no Clean Air Act de 1990 e autorizado pela Agência Ambiental Americana (EPA) para venda e distribuição. Os óleos vegetais puros não estão autorizados a serem utilizados como óleo combustível.
O biodiesel pode ser usado puro ou em mistura com o óleo diesel em qualquer proporção. Tem aplicação singular quando em mistura com o óleo diesel de ultrabaixo teor de enxofre, porque confere a este, melhores características de lubricidade. É visto como uma alternativa excelente o uso dos ésteres em adição de 5 a 8% para reconstituir essa lubricidade.
Mundialmente passou-se a adotar uma nomenclatura bastante apropriada para identificar a concentração do Biodiesel na mistura. É o Biodiesel BXX, onde XX é a percentagem em volume do Biodiesel à mistura. Por exemplo, o B2, B5, B20 e B100 são combustíveis com uma concentração de 2%, 5%, 20% e 100% de Biodiesel, respectivamente.
A experiência de utilização do biodiesel no mercado de combustíveis tem se dado em quatro níveis de concentração:
· Puro (B100)
· Misturas (B20 – B30)
· Aditivo (B5)
· Aditivo de lubricidade (B2)
As misturas em proporções volumétricas entre 5% e 20% são as mais usuais, sendo que para a mistura B5, não é necessário nenhuma adaptação dos motores.
O biodiesel é perfeitamente miscível e físico quimicamente semelhante ao óleo diesel mineral, podendo ser usado em motores do ciclo diesel sem a necessidade de significantes ou onerosas adaptações.
Por ser biodegradável, não-tóxico e praticamente livre de enxofre e aromáticos, é considerado um combustível ecológico.
Como se trata de uma energia limpa, não poluente, o seu uso num motor diesel convencional resulta, quando comparado com a queima do diesel mineral, numa redução substancial de monóxido de carbono e de hidrocarbonetos não queimados 

O ABC dos biocombustíveis 

Glossário



O ABC dos Biocombustíveis

Com toda a conversa sobre biocombustíveis por aí, as coisas podem ficar um pouco confusas. Por isso, nós preparamos este glossário prático de referência.

Balanço energético: A diferença entre a energia produzida por um combustível e a energia exigida para obtê-lo por processos agrícolas, plantio, refino, e transporte.

Biodiesel: Um combustível derivado de fontes biológicas que pode ser usado em motores diesel ao invés do diesel derivado de petróleo. Pelo processo de transesterificação, os triglicérides dos óleos vegetais são separados da glicerina, criando um combustível renovável de queima limpa.

Biocombustível: Todos os combustíveis produzidos de fontes biológicas renováveis. Álcool (ou etanol), biomassa e biodiesel são biocombustíveis. Os biocombustíveis são feitos de milho, soja, linhaça, pinhão-manso, mamona, cana-de-açúcar, óleo de palma, esgoto, restos de comida, dejetos animais e arroz, mas não são limitados a apenas essas fontes.

Biomassa: Material vegetal como madeira, grãos, dejeto agrícola, e vegetação, que pode ser usado como fonte de energia.

Biomassa para líquido (BPL): O processo de converter biomassa em combustíveis líquidos.

Butanol: Embora geralmente produzido de combustíveis fósseis, este álcool de quatro carbonos também pode ser produzido por fermentação bacteriana de álcool.

Combustível diesel: Um destilado de óleo combustível historicamente derivado de petróleo para uso em motores de combustão interna. Também pode ser derivado de plantas e fontes animais (biodiesel).

Combustível fóssil: Um combustível derivado dos restos de vida orgânica na Terra, geralmente é considerado não-renovável. O uso destes combustíveis contribui para a poluição e é amplamente considerado um fator na mudança de clima global.

Diesel, Rudolph: Inventor alemão famoso por criar o motor diesel que fez sua estréia na Feira Mundial de 1900. Ele pretendia inicialmente que o motor funcionasse com combustíveis vegetais, com a esperança que os fazendeiros poderiam cultivar suas próprias fontes de combustível.

E85: Uma mistura de álcool que contém 85% de etanol e 15% de gasolina por volume, é o combustível alternativo mais usado nos EUA.

Emissões: Substâncias expelidas no ar durante a combustão, por exemplo, tudo aquilo que sai do seu carro.

Emissões de particulado: Partículas minúsculas de um sólido ou líquido, suspensas em um gás, ou as partículas finas de fuligem carbonada e outras moléculas orgânicas expelidas no ar durante a combustão.

Etanol: Um combustível produzido da fermentação de açúcares em carboidratos, derivados de cana-de-açucar, milho e grãos, madeira, ou dejetos animais. Tem um odor perfumado e é igual ao componente intoxicante de bebidas alcoólicas.

Gás carbônico (CO2): Um produto de combustão que age como um gás do efeito estufa na atmosfera da Terra, acumulando calor e contribuindo para a mudança do clima.

Glicerina: Co-produto do biodiesel, resultante do processo de transesterificação.

Metanol: Um combustível tipicamente derivado de gás natural, mas que pode ser produzido da fermentação de açúcares em biomassa.

Monóxido de carbono (CO): Um gás letal produzido por combustão incompleta de combustíveis que contêm carbono em motores de combustão interna. É incolor, inodoro, e insípido.

Motor diesel: Batizado com o nome do engenheiro alemão Rudolph Diesel, este motor de combustão interna e ignição por compressão funciona aquecendo combustíveis e os fazendo entrar em ignição. Pode usar diesel ou biocombustível.

Motor de injeção direta: Um motor diesel no qual o combustível é injetado diretamente no cilindro. A maioria dos modelos mais novos é de "injeção direta turbo".

Motor de injeção indireta: Um modelo mais antigo de motor diesel no qual o combustível é injetado em uma pré-câmara, em parte carburado, e então enviado para a câmara de injeção de combustível.

Motor diesel Modificado / inalterado: Motores diesel tradicionais devem ser modificados para aquecer o óleo antes de alcançar o injetor de combustível para trabalhar com óleo vegetal puro. Modificado, qualquer motor diesel pode funcionar com óleo vegetal. Sem modificação, o óleo deve ser convertido primeiro em biodiesel.
 
Matéria-prima: A biomassa usada na criação de um biocombustível particular (por exemplo, milho ou cana-de-açúcar para etanol, soja ou pinhão-manso para biodiesel).

Gaseificação: Um processo químico ou calorífico utilizado para converter material carbonado -- carvão, petróleo, biomassa -- em seus componentes gasosos, monóxido de carbono e hidrogênio.

Gás para líquido (GPL): O processo de refino de gás natural e outros hidrocarbonetos em hidrocarbonetos de cadeia longa que podem ser usados para converter produtos gasosos em combustíveis.

Organismo geneticamente modificado (OGM): Um organismo cujo material genético foi modificado por tecnologia recombinante de DNA, alterando o fenótipo do organismo para cumprir especificações desejadas.

Ponto de gel: O ponto no qual um combustível líquido esfria até a consistência de geléia de petróleo.

Hidrocarboneto: Uma combinação química que contém uma estrutura de carbono com átomos de hidrogênio ligados àquela estrutura. O que nós nos referimos como petróleo é realmente hidrocarboneto líquido, extraído geologicamente, e hidrocarboneto geológico gasoso é o que nós conhecemos como gás natural.

Óxidos de nitrogênio: Produtos de combustão que contribui para a formação de fumaça e ozônio.

Óleo vegetal descartado: Óleo da frigideira mais próxima que é filtrado (porque pedaços de batatas e peixes não lubrificam tanto as câmaras) e usado em motores diesel modificados, ou convertido em biodiesel pelo processo de transesterificação e usado em qualquer carro diesel.

Óleo vegetal natural (OVN): Qualquer óleo vegetal que não foi otimizado pelo processo de transesterificação. Para usar este tipo de óleo vegetal em seu veículo diesel é necessário uma modificação do motor para aquecer o óleo antes de alcançar o injetor de combustível -- caso contrário, o óleo vegetal gruda com tempo frio. Basicamente, com seu veículo modificado, você poderia pegar uma garrafa de óleo de soja da mercearia, colocar no tanque, e sair por aí.

Selo combustível social: Conjunto de medidas específicas para estimular a inclusão social na agricultura. Onde as empresas produtoras de biodiesel devem comprar uma porcentagem de matéria-prima de agricultores familiares para terem direito a participarem dos leilões e conseguirem redução nos impostos.

Transesterificação: O processo químico no qual um álcool reage com os triglicérides no óleo vegetal ou gorduras animais, separando a glicerina e produzindo biodiesel.

Veículo flex-fuel: Um veículo que pode funcionar alternadamente com duas ou mais fontes de combustível. Isto inclui carros capazes de funcionar com gasolina e misturas de gasolina / etanol, assim como carros que podem funcionar com gasolina e gás natural.

Viscosidade: A capacidade de um líquido fluir. Quanto mais alta a viscosidade, mais lento os fluxos líquidos.


quinta-feira, 3 de março de 2011

Fornalhas em Secadores Cascata

 

Para a realização do processo de secagem artificial quase sempre é necessário aumentar o potencial de secagem do ar.  E isto é feito com o aumento da temperatura do ar. Para tanto, geralmente são empregadas as fornalhas. 

As fornalhas devem ser dimensionadas para garantir a combustão completa dos combustíveis que são classificados em: (1) sólidos – lenha e carvão; (2) gasosos – gás natural e gás liquefeito de petróleo - GLP; e (3) líquidos – fuel oil, gasolina e óleo diesel. 

Em função do tipo de combustível as fornalhas são tipificadas em: (i) fornalhas para combustíveis sólidos, (ii) fornalhas para combustíveis sólidos pulverizados, (iii) fornalhas para combustíveis líquidos e (iv) fornalhas para combustíveis gasosos. 

Uma das características importantes dos combustíveis é o poder calorífico. Esta medida corresponde à quantidade de energia calorífica liberada na combustão, sendo expressa em quilocalorias liberadas por quilo do combustível queimado. Conforme mostrado na Tabela 1, por exemplo, ao ser queimado um quilo pinho são liberadas 3.300 quilocalorias. 

Tabela 1 – Poder calorífico de alguns combustíveis

Combustível Poder Calorífico (k Calorias / kg)
Cabreúna 4.115
Canelinha 4.010
Eucalipto 2.800 – 3.340
Figueira 3.390
Ipê 4.020
Jacarandá 3.780
Pinho 3.300
Óleo diesel 10.300
Gasolina 11.000
Álcool 6.214
Gás GLP 11.000
Fuel Oil 9.600
Carvão 4.400

Fonte: WEBER (2001)
 
Devido ao baixo custo de aquisição, a lenha é o combustível mais utilizado na secagem de grãos no Brasil. E esta, quando totalmente seca, 0% de umidade, possui a seguinte composição química: (i) 49% de carbono, (ii) 6% de hidrogênio, (iii) 38% de oxigênio e (iv) 2% de minerais - que é a porção convertida em cinzas. 

No entanto, quando cortada, a lenha possui teor de umidade entre 40 a 55% e quando seca ao ar apresenta teores entre 20 a 25%. É certo afirmar que quanto menor é o teor de umidade da lenha, maior é o poder calorífico. 

As principais vantagens do uso da lenha são: (i) menor custo por tonelada na produção de energia, isto no Brasil; (ii) emprego de mão-de-obra não qualificada, o que promove a fixação do homem no campo; (iii) fácil armazenagem a céu aberto; e (iv) a geração de baixos teores de cinza e enxofre. Além disto, é um combustível renovável.

 As principias desvantagens são: (i) exigências ambientais que fazem requerer o uso racional, sendo então, necessário o planejamento do cultivo e exploração; (ii) fornecimento irregular; (iii) baixo poder calorífico; e (iv) difícil automatização das fornalhas.


Prof. Luís César da Silva – email: silvalc@cca.ufes.br                                               
UFES – Universidade Federal do Espírito Santo 7
Departamento de Engenharia Rural
Boletim Técnico: AG: 05/05 em 29/03/2005 

Referências

BROOKER, D. B., BAKKER ARKEMA, F. W., HALL, C. W. Drying Cereal Grains. The Avi Publishing
Company, Inc. Westport: Connecticut. 1974. 256 p.

ANDRADE, E. B., SASSERON, J. L., OLIVEIRA-FILHO, D. Princípios  Sobre Combustíveis,
Combustão e Fornalhas.  [Notas de Aula]. Viçosa: CENTREINAR. 1986. 

SILVA, J. S. [editor] Pré-Processamento de Produtos Agrícolas. Instituto Maria. Juiz de Fora. 1995.
509 p.

WEBER, E. A. Armazenagem Agrícola. Editora. Livraria e Editora Agropecuária, Guaíba: RS. 2001.
396 p.