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UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES
DO JEQUITINHONHA E MUCURI
Prof. Denis Leocádio Teixeira Engenharia Agrícola e Ambiental denis.teixeira@ufvjm.edu.br
EAA022 – Fontes Alternativas de Energia
AULA 6 – BIOCOMBUSTÍVEIS
INSTITUTO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS
MATRIZ VEICULAR BRASILEIRA
BIOCOMBUSTÍVEIS
- O que são biocombustíveis? São substâncias derivadas de biomassa renovável, capazes de substituir, parcial ou integralmente, compostos de origem fóssil em motores ou em outros tipos de geração de energia; Os dois principais biocombustíveis líquidos usados no Brasil são o etanol e o biodiesel.
- Brasil → Pioneiro mundial no uso de biocombustíveis Posição almejada por muitos países que buscam fontes renováveis de energia como alternativas estratégicas ao petróleo.
EVOLUÇÃO DOS
BIOCOMBUSTÍVEIS NO BRASIL
EVOLUÇÃO DOS
BIOCOMBUSTÍVEIS NO BRASIL
- O primeiro carro a álcool lançado foi o Fiat 147 em 1979. Estrutura do Consumo no Setor Transportes
BIOCOMBUSTÍVEIS
ETANOL
- Pode ser produzido a partir de diversas fontes vegetais → cana-de- açúcar é a que oferece mais vantagens energéticas; Etanol de 1 ª geração - a partir de cana-de-açúcar; Etanol de 2 ª geração - bagaço e a palha da cana-de-açúcar;
- Os automóveis que circulam no Brasil usam duas categorias de etanol: o hidratado e o anidro. Hidratado → usado diretamente em motores desenvolvidos para este fim ou em motores com tecnologia flex; Anidro → misturado à gasolina, sem prejuízo para os motores à gasolina.
ETANOL - PRODUÇÃO
- Em 2017 , a produção total de etanol caiu 0 , 3 %, totalizando 28 , 6 milhões de m^3 ;
- Região Sudeste → maior produtora nacional de etanol, com volume de 16 , 7 milhões de m^3 ( 58 , 3 % da produção brasileira) Estado de São - 48 , 4 % da produção nacional
CANA-DE-AÇÚCAR
- Limpeza: a quantidade de impurezas carreadas nas fases de corte- carregamento compromete a qualidade da cana Afetada pelas condições edafo-climáticas, aumentando em períodos chuvosos pelas condições deficientes da colheita. Impurezas vegetais Impurezas minerais
CANA-DE-AÇÚCAR
- Armazenamento da Cana Ressecamento dos colmos ( 4 dias - 11 % peso; 8 dias - 17 % peso) Inversão/Amassamento - Respiração: açúcares → CO 2 + H 2 O Desenvolvimento de micro-organismos, principalmente bactérias gram + - Consumo de açúcar; - Formação de ácidos orgânicos; - Consumo do etanol já produzidos; - Formação de polissacarídeos.
COLHEITA DA CANA RECEPÇÃO DA CANA NA USINA
Amostragem Tomadores de amostras oblíquos Necessidade de uma única amostragem; Amostra mais representativa da carga; Atualmente substituiu o tomador horizontal.
RECEPÇÃO DA CANA NA USINA
- Limpeza da cana-de-açúcar Sistemas de limpeza Via Seca Sopradores Câmara de limpeza Transportadores Sistemas de limpeza Via Úmida Quantidade água Circuito de água Decantadores
EXTRAÇÃO DO CALDO
- A cana é levada através de esteiras rolantes para um jogo de facas niveladoras, seguido do picador, do desfibrador e do eletroímã. Nivelador - proporciona uma alimentação uniforme; Picador e o desfibrador - objetivo de aumentar a densidade e a capacidade de moagem, e romper ao máximo as células para forçar uma maior eficiência de extração do açúcar; Eletroímã - retirar possíveis materiais ferrosos que possam vir com a cana para evitar a quebra dos rolos das moendas. Na prática, extrai-se 94 - 96 % do caldo da cana, o qual é utilizado para produzir açúcar ou álcool.
EXTRAÇÃO DO CALDO
FACA PICADORA DESFIBRADOR
TRATAMENTO DO CALDO
- O caldo é peneirado, para remoção das impurezas;
- Sulfitação → absorção de SO 2 pelo caldo, evitando reações que levem o mesmo a mudar de cor – coagulação de matérias coloidais e precipitação de impurezas;
- Decantação → etapa de purificação do caldo pela remoção das impurezas floculadas nos tratamentos anteriores – Formação do lodo;
- Filtragem → recuperação parcial do açúcar que está no lodo;
- Fermentação
FERMENTAÇÃO
- Mosto - preparado a partir de méis, caldo e água a mistura apresenta uma concentração final entre 16 e 23 º Brix; Processo de fermentação Melle-Boinot → tem como característica a recuperação de leveduras através da centrifugação do vinho; Levedura recuperada sofre um tratamento antes de retornar ao
processo → pé-de-cuba;
Dornas de fermentação → mosto é misturado com o pé-de-cuba na proporção de 2 : 1 ; Após 4 a 12 horas, a fermentação termina gerando o vinho fermentado - teor alcoólico entre 7 e 10 %.
FERMENTAÇÃO
FERMENTAÇÃO
- Centrifugação do vinho → separar o vinho do fermento (leveduras);
- Destilação → separação do álcool - diferentes pontos de ebulição das substâncias voláteis, componentes da mistura.
DESTILAÇÃO
O vinho é alimentado no topo da coluna A, na forma líquida e a uma temperatura pouco acima de 90 oC; A flegma é retirada na forma de vapor, com uma teor alcoólico próximo a 50 oGL; A flegma em fase vapor é encaminhada para a coluna B, permitindo alcançar concentrações no álcool hidratado próximas a 93 , 0 % em massa ( 94 , 4 oGL).
DESTILAÇÃO
Álcoois produzidos → hidratado e anidro. Etanol hidratado - álcool obtido no processo de destilação, sem realizar a desidratação. Este álcool apresenta 93 , 8 º INPM o que equivale a 96 º GL ou 96 % em volume, a 20 º C. Etanol anidro - álcool obtido no processo de destilação e submetido à desidratação, apresenta, 99 , 3 º INPM o que equivale a 99 , 58 º GL ou 99 , 6 % em volume, a 20 º C.
PROCESSOS DE SEPARAÇÃO
- Desidratação Destilação azeotrópica - emprega normalmente um hidrocarboneto como agente desidratante; água e hidrocarboneto são evaporados, e o etanol permanece na fase líquida e pode ser obtido em uma forma quase isenta de água. Destilação extrativa - utiliza o etileno glicol como agente desidratante. adição de solvente ou agente extrativo, cuja função é reduzir a volatilidade da água, permitindo concentrar o etanol na fase vapor até teores de água muito baixos.
PROCESSOS DE SEPARAÇÃO
PROCESSOS DE SEPARAÇÃO
BIODIESEL
- O biodiesel é um éster de ácido graxo, renovável e biodegradável;
- Obtido a partir da reação química de óleos ou gorduras, de origem animal ou vegetal , com um álcool na presença de um catalisador → reação de transesterificação; Os triacilglicérois de origem animal ou vegetal, reagem com o metanol (etanol), na presença de um catalisador (ácido ou base), produzindo glicerol (subproduto) e o éster metílico (etílico) de ácido graxo
MATÉRIAS-PRIMAS
- O biodiesel pode ser produzido a partir de gorduras animais e espécies vegetais como: soja, palma, girassol, babaçu, amendoim, mamona, e pinhão manso.
MATÉRIAS-PRIMAS
- Matérias-primas utilizadas na produção do Biodiesel ( 2017 )
MATÉRIAS-PRIMAS
- No Brasil, a soja é a principal matéria-prima utilizada;
- Gordura animal → Cerca de 550 mil toneladas de Sebo foram utilizadas na produção de Biodiesel em 2017. Antes do PNPB
MATÉRIAS-PRIMAS BIODIESEL^ -^ PRODUÇÃO
- Em 2017 , a produção nacional de biodiesel (B 100 ) foi de 4 , 3 milhões de m^3 , o que correspondeu a 56 , 2 % da capacidade total;
- Região Centro-Oeste → maior produtor de biodiesel, com volume de cerca de 1 , 9 milhão de m^3 , equivalente a 42 , 2 % da produção nacional;
- Região Sul → com uma produção de 1 , 8 milhão de m^3 , 41 , 1 % do total nacional. Rio Grande do Sul - maior produtor de biodiesel, 26 , 5 % do total nacional; Mato Grosso - 21 , 3 % do total nacional.
BIODIESEL - PRODUÇÃO
- Evolução da produção de biodiesel (B 100 ): 2008 - 2017
BIODIESEL - PRODUÇÃO
- Mapa das Usinas de Biodiesel
BIODIESEL
Emissões de Particulados e CO: 50 % menor;
Enxofre: 1. 000 vezes menor; Carbono Não-Fóssil: 80 % menos poluente; Maior Lubricidade do Motor; Índice de Cetana (qualidade da queima: 25 a 50 % maior); Transferência de Renda; Inclusão Produtiva; Qualidade de Vida.
BIODIESEL
