Prof. Dr. Rubens Maciel Filho
*maciel@feq.unicamp.br
Faculdade de Engenharia Química
Laboratório de Otimização,Projeto e Controle Avançado(LOPCA)
Laboratório de Desenvolvimento de Processos de Separação(LDPS
Universidade Estadual de Campinas - – UNICAMP - Brasil
BIOQUEROSENE
COMBUSTÍVEIS ALTERNATIVOS
ETANOL – PARA VEÍCULOS LEVES
BIODIESEL – PARA VEÍCULOS PESADOS
BIOQUEROSENE – PARA AVIAÇÃO - PROPOSTA
BIOCOMBUSTÍVEIS – COMBUSTÍVEIS QUE FAZEMUSO DE MATÉRIA PRIMA RENOVÁVEL
Mais de 20 anos em pesquisas de Biocombustíveis(fermentaçoes e bioprocessos -bioetanolbiobutanol,biodiesel,bioesteres) obtenção de Produtos dealto valor agregado a partir de fontes renováveis
Mais de 100 pesquisadores atualmente em atividade
Facilidades experimentais, analíticas e computacionais
Equipe base para desenvolvimento do Bioquerosene:
Prof. Dr. Rubens Maciel Filho
Prof. Dra. Maria Regina Wolf MAciel
Dr. Cesar Benediti Batistella
Doutoranda Nívea de Lima e Silva
Laboratório de Otimização,Projeto e Controle Avançado (LOPCA)
Laboratório de Desenvolvimento de Processos de Separação (LDPS
BIOQUEROSENE
A aviação mundial é responsável por 2% dototal de emissões de dióxido de carbono(CO2) produzidas pelo homem de acordo com aAssociação Internacional de Transporte
Aéreo (IATA), que reúne 230 companhias aéreasno mundo.
Segundo a entidade, em 2017, 10% docombustível usado deverá ser alternativo e
contribuir para a redução das emissões
IMPACTO DA AVIAÇÃO NAGERAÇÃO DE CO2
Emissões de CO2 são diretamente proporcionaisà quantidade de combustível consumido:
3,15 toneladas de CO2 são produzidas pelacombustão de uma tonelada de querosene
Viagem São Paulo/Paris/São Paulo: uma pessoa éresponsável por 1.730 kg de CO2 emitidos ou
88,1 g de CO2 por passageiro/quilômetro eum consumo de 3,5 litros de combustívelpor passageiro/quilômetro.
Emissões de CO2
Saudi Arabia
Iran
Venezuela
Nigeria
U Arab Emirates
Kuwait
Iraq
Algeria
Libya
Indonesia
Quatar
25 years
50
75
100
125
150
Russia
United States
China
Mexico
Norway
Canada
Brazil
Angola
Kazakhstan
Malaysia
25 years
50
Esgotamento das Reservas de Petróleo
OPEC countries
Non-OPEC
Source: Energy Information Administration/NY Times Oct 9 2004
current level
of production
remaining time
Ethanol Production Costs (Brazil) around U$ 0.58 per gallon/
Fat or vegetal oils US 0.70-0.90 per gallon
CICLO DE CARBONO COM COMBUSTÍVEIS FOSSEIS
USO DE BIOCOMBUSTÍVEIS
Balanço neutro de Carbono ou mesmo negativo
CANA DE AÇUCAR E ETANOL NO MUNDO
http://etd02.lnx390.lsu.edu/docs/available/etd-0228103-142646/ unrestricted/03%20Sugarcane%20and%20Sugar.pdf
NL quantidades MT/a
Petróleo 60
Gas 40
Grãos- Alimen 10
Grãos – nonfood 10-25
NL
BR quantidades MT/a
Petróleo 12
Cana 300+*
Cana/EtOH (’03) 23/12
Outras (soy, wood) 350+
Phil feedstock in MT/a
Petroleo 0
Cana 20+*
Açucar (’04) 2
Outras (arroz,...) 35
Etanol/Metanoe e Oleos vegetais e gordurasanimais disponíveis a preços competitivos
O QUE É BIOQUEROSENE?
Combustível alternativo aoquerosene, produzido a partir dematérias primas renováveis
Alta conversão em pouco tempo(tempo de reação de 10min).
Alto grau de pureza ~100%peso
Constituído por componentes comcaracterísticas similares aoquerosene de aviação.
O processo alternativo desenvolvido paraa produção do Bioquerosene utiliza:
ETANOL E ÓLEOS VEGETAIS (OU GORDURAANIMAL E MESMO MICRO-ALGAS) COMOREAGENTES
e, portanto, faz uso de matérias primasrenováveis.
BIOQUEROSENE
•Faz uso de “commodities”, no caso etanol e oleos vegetais(outras formas de gordura também podem ser utilizadas)
•Aproveita da maior fonte de conversão de açucares em produtosquímicos (na caso etanol). Outros processos que fazem uso doaçucar na fermentação têm rendimentos muito baixos e portantoaltos custos “dowstream”.
•Baixo custo de produção e flexibilidade de matéria prima
•Não faz uso de organismos geneticamente modificados e usatecnologia totalmente desenvolvida no País
•Processo Universal na conversão e na separação (alta conversãoe separação ultra-eficiente)
PONTOS IMPORTANTES SOBRE
PRODUÇÃO DO BIOQUEROSENE
Forma de Obtenção
Reação:
Sistema integrado de alta rotaçãoque possibilita total conversão damatéria prima entre 6-10min dereação.
HPURP- High Performance UniversalConversion Process
Etapa de Reação:
Temperatura e tempo de residênciaespecificado (condições de processodesenvolvidas– não divulgáveis por seremassunto de patente), ocorre a reaçãotransesterificação.
Transesterificação é um processo químico (reação) que converte
moléculas de óleos vegetais, que são de alto peso molecular,
em moléculas mais facilmente queimáveis e com menores
viscosidades.
PRODUÇÃO DO BIOQUEROSENE
REATOR DE ALTA ROTAÇÃO
REATOR DE ALTA ROTAÇÃO
Forma de Obtenção
Purificação
Equipamento/Processo patenteadopor esse grupo de pesquisa quepossibilita concentrar acima de99,9% de bioquerosene em poucotempo com menor gasto energéticoque os processos convencionais.
Consumo energético US 0.05/Kg
HPUSP- High PerformanceUniversal Separation Process
Etapa de separação:
Processo de separação intensificado eespecífico para a produção dobioquerosene, obtem-se o produto comas características desejadas.
Outras formas e fontes de produção debiocombustíveis podem se beneficiar doprocesso de separação desenvolvido
PRODUÇÃO DO BIOQUEROSENE
Purificação
Outras produtos podem ser purificados com alta pureza (> 99.9%)
Purificação
BIOCOMBUSTÍVEL
PURIFICAÇÃO
BIOQUEROSENE
BIODIESEL
BIOQUEROSENE
LÍMPIDO
ALTA PUREZA
ISENTO DE PARTÍCULASSÓLIDAS
Vantagens
Renovável
Contribui com a redução dapoluição (efeito estufa)
Alto grau de pureza
Custo inferior ao querosenede aviação
Vantagens
Biodegradável
Reduz a dependência decombustíveis fósseis
Características semelhantes ao QAV
Renovável & Biodegradável
Produzido a partir de óleosvegetais e etanol
Facilmente absorvido pelo meioambiente
Aumenta a biodegradabilidadedo querosene em presença deágua (no caso de “blending”)
Redução da poluição
1)Combustível oxigenado
Favorece a queima completa
Reduz a emissão de monóxido de carbono
Redução da poluição
Reduz as emissões de CO2 em 78% (ciclofechado)
Livre de enxofre não contribuindo com achuva ácida
55% emissões de materiais particulados
78 a 100% gases do efeito estufa
Custo inferior ao querosenede aviação
Custos, dependem muito da matéria prima a serusada, o mesmo ocorre com qualquer combustível,inclusive biocombustivel.
Etanol e Óleos Vegetais – baixo preço/flexilidadena escolha da matéria prima
HPURP – processo eficiente reduz custos deprodução
HPUSP – processo eficiente de separação reduzcustos de produção
Purificação do bioquerosen (por operar emcondições brandas) é no máximo US$ 0,05/kg.
Características
CARACTERÍSTICA BIOQAV ANP
Aspecto Límpido Límpido
Ponto de Fulgor (min) 50-120 38
Massa Específica 784 771-836,6
Ponto de Congelamento <-40C -47
Água e Sedimentos <0,05 <0,05
Aromáticos 0 26,5
Enxofre 0 0,3
Características do BIOQAV
1)Baixo ponto de congelamento (BlendsB1 a B20)
2)Alto Poder de Solvência
3)Máxima eficienciência na combustão(estimativa- testes são necessários)
Segurança durante o vôo
Características do BIOQAV
Ponto de Fulgor
Segurança no manuseio e transporte(Baixa pressão de vapor)
Alto grau de pureza
Mínima tendência a formação deresíduos
Perspectiva de Produção
BioQAV
Brasil
Mundo
Etanol
Metanol
HPUCP – Qualquer óleo ou gordura pode ser usado
Perspectiva de Produção
B2 = 51,82 mil m3
B2 – 2% de BIOKAV
BIOQUEROSENE
CONCLUSÕES
BIOCOMBUSTÍVEL PARA AVIAÇAO JÁDISPONÍVEL-BIOQUEROSENE
BLENDING COM 10, 20, 30 E 50 % JÁ TESTADOSEM TERMOS DE PONTOS DE CONGELAMENTO
POSSIBILDADE DE DESENVOLVIMENTOSREGIONAIS- ÓLEO DE PALMÁCEAS PODEM SERUSADOS COM MUITO SUCESSO – REGIÃONORDESTE
Oleaginosas Potenciais, por região
Dendê, soja, babaçu,cupuaçu
Soja, mamona, coco, algodão,dendê, amendoim
Soja, canola, algodão, girassol,amendoim
Babaçu, soja,mamona, coco,algodão, dendê,amendoim
Soja, mamona,coco, algodão,dendê,amendoim
Uso/Exportação
PROCESSO E PRODUTO NÃO SÃO
MAIS RESTRIÇÕES