Eng. Agrônomo Reynaldo Dias de Moraes e Silva
Consultor do MCT/SECIS
Secretária de Ciência e Tecnologia para Inclusão Social
Este trabalho pretende trazer alguns esclarecimentos a respeito dos
problemas enfrentados pelo Programa Nacional de Produção e Uso
do Biodiesel e mostrar alguns aspectos que vêm prejudicando seu
desenvolvimento, além dos aspectos técnicos da extração do óleo de
mamona e produção do biodiesel a partir desse óleo.
Tanto sob o ponto de vista da produção das oleaginosas, que são as
matérias primas da produção dos óleos vegetais usados para a
produção do biodiesel, como sob os aspectos da tecnologia mais
difundida, tanto na extração como na produção do biodiesel.
Por outro lado, falar apenas dos problemas ligados à agroindústria
seria também se esquecer daquela máxima, adaptada por mim, “O
biodiesel e o etanol são feitos na lavoura”.
Falar da produção das sementes oleaginosas que formam a base de
todo o Programa é na verdade abordar a essência da questão, do por
que o Programa encontra dificuldades para encontrar seu rumo.
Isso parece ter acontecido com a atual capacidade instalada que deve
chegar ao B – 10 até o final do ano, ou algo como 4,4 bilhões de litros
por ano, sem ter a matéria prima.
O CNPA e o IAC vêm trabalhando há anos em pesquisas com a
mamona, que resultaram na acumulação de um vasto conhecimento
científico e tecnológico, essencial para o desenvolvimento sustentável
da cultura. Admitir-se que isso pode ser feito em poucos meses é
ignorar o extraordinário esforço realizado durante tanto tempo, como
no caso de algumas oleaginosas recentemente propostas como
solução para o Programa.
1. Antigamente utilizava-se apenas o processo de extração
mecânico por expressão com o uso dos antigos “pães”
colocados em prensas hidráulicas de pratos.
2. Evoluiu-se para as prensas de rosca, (Expeller) que ainda
deixavam de 3 até 8% de óleo na torta.
3. Muitos solventes foram testados, mas atualmente
somente se utiliza uma nafta de petróleo, a hexana, de
cadeia reta (parafínica), que apesar de ser muito inflamável
solubiliza bem a maior parte dos óleos vegetais.
O processo de extração de óleo numa unidade para mamona, caroço
de algodão, germe de milho, girassol, óleo de amendoim e outros,
menos o de soja segue o seguinte roteiro:
a)Preparação da semente de mamona pela passagem num sistema de
pré-limpeza com peneiras oscilantes, fluxo de ar e ciclone coletor;
b)Condicionamento da semente elevando-se a temperatura até 80° C
num aparelho apropriado chamado condicionador ou cozinhador
(staker) providos de pratos aquecidos a vapor em vários níveis aonde
as sementes vão descendo de prato em prato, perdem umidade e são
aquecidas para reduzir a viscosidade e facilitar a prensagem;
c) Prensagem das sementes numa prensa de rosca simples tipo
(Expeller), obtendo-se o óleo bruto de mamona e a torta gorda com
aproximadamente 12% de óleo residual;
d) O óleo bruto passa num tanque pulmão decantador e vai para filtro
prensa para eliminação dos sólidos e finos ou numa centrifuga de
discos decantadora de vaso horizontal, tipo “decanter” nas unidades
industriais de grande capacidade;
e) A torta gorda vai para um extrator através de um “redler” inclinado,
onde em contra corrente o solvente vai lavando a torta até seu quase
esgotamento; o solvente puro lava a torta que está saindo, quase
esgotada e o solvente carregado de óleo (miscela) lava a torta
macerada que está entrando; o extrator pode ser longitudinal (De
Smet e Lurgi) ou circular (Rotocell da Blaw Knox, Krupp, Masiero,
Tecnal);
f) Destilação da solução óleo de mamona – hexana (miscela) com 20
a 35% de concentração obtendo-se o óleo bruto que vai se juntar ao
primeiro óleo extraído na prensa;
g) Separação da hexana contida na torta, cerca de 18%, por
aquecimento direto e indireto nos pratos de um aparelho vertical
chamado DT – Desolventizador – Tostador, onde os vapores de
hexana vão ser condensados e depois separados da água por nova
destilação a vácuo e a torta depois de tratada vai para um secador,
que pode ser vertical (De Smet) ou rotativo horizontal (Masiero,
KRUPP), e sai com 18% de umidade ou vai direto para uma
peletizadora;
h) Destilação à baixo vácuo da miscela, para recuperação do
solvente;
i) Degomagem do óleo bruto para eliminação das gomas e mucilagens
hidrossolúveis com vapor direto e retirada através de centrifugas tipo
“decanter”;
j) Como os aparelhos, extrator, transportadores e o DT trabalham a
vácuo através de ejetores de vapor, os gases de hexana se misturam
ao vapor; e o elevado custo da hexana obriga a uma separação, que
é feita passando esses gases numa coluna de absorção em contra
corrente com óleo mineral que é posteriormente destilado,
recuperando-se o solvente e o óleo mineral retorna para a coluna;
atualmente o resfriamento do óleo mineral mostrou uma capacidade
maior de retenção dos vapores de hexana e é usualmente utilizado;
k) Atualmente utiliza-se também na preparação prensas tipo
“expander” e extrusoras que formam “pellets” porosos que têm todas
as células de óleo abertas e permitem uma lavagem eficiente do
solvente.
Atualmente perdas de hexana de 0,15% em relação ao peso das
sementes processadas somente é obtido em unidades com
capacidade acima de 1.500 t. de sementes por 24 horas.
Em unidades de 250 t. / 24 horas tais perdas sobem para 0,65% e em
unidades menores atinge 1,0% do peso das sementes processadas
elevando em demasia o custo de processamento e inviabilizando
economicamente a unidade.
A hexana é um hidrocarboneto de petróleo leve, contendo cerca de
45-90% de n-hexano e o restante sendo constituído por 2- e 3-metilpentano, 2,3-dimetil-butano, metil-ciclopentano e ciclohexano. A faixa
de ebulição é de 63-69°C e como solvente para extração de óleos
vegetais preenche a maioria dos critérios, exceto inflamabilidade e
explosividade.
A elevada inflamabilidade da hexana (flash-point de 10,4°C) e ponto
de ebulição a 67°C (140°F) com elevada pressão superficial de
vapor, além de ser altamente explosiva em mistura com o ar, de
apenas partes por milhão, exigindo caros e complexos sistemas de
funcionamento a vácuo e de recuperação do solvente, sempre
motivou os engenheiros de processo a procurarem outros solventes
que não apresentassem os riscos de explosão dela.
Seu preço gira em torno de US$1,465.00/MT FOB – Roterdam. O
nível de hexano residual no óleo deve ser menor que 500 mg/kg,
resíduo considerado insatisfatório pelos defensores dos produtos
orgânicos.
A extração do óleo de mamona no Brasil, de certa forma
ficou na última década, vinculada às características do
mercado, aonde a procura estava voltada principalmente
para o tipo 1, medicinal, de uso farmacêutico,
obrigatoriamente extraído com prensas a frio.
Devido a sua elevada viscosidade, as perdas na extração
são muito elevadas aumentando muito seu custo. As vezes
é usado solvente na torta prensada para retirada do óleo
residual. Esse óleo chega a custar atualmente R$4.000,00 a
R$5.000,00 a tonelada em São Paulo.
Em 2000, de 6 empresas extraindo óleo de mamona e 3 em
fase de instalação, apenas 3 apresentavam capacidade
condizente com processo de extração por solvente, e as
outras, claramente processo de extração por prensa,
provavelmente para a produção de óleo medicinal.
Na década de 1980 o Brasil chegou a ser um importante
produtor e exportador de óleo de mamona do tipo industrial
principalmente extraído por solvente.
Em algumas regiões do país, a propriedade rural está muito dividida e
a possibilidade de culturas oleaginosas em grandes extensões
continuas se torna impossível, como na região Nordeste, a região
mais propicia para a produção da mamona.
A construção de plantas de extração de óleo de mamona com hexana
significaria, capacidade de processamento de volumes em uma única
unidade, que ultrapassam a própria fronteira da região.
Assim, tornou-se necessário o desenvolvimento de uma tecnologia de
extração que permitisse a construção de uma unidade de pequena
capacidade, capaz de atender a produção local, sobretudo pela
necessidade de integração dos agricultores num processo associativo
ou cooperativo, que permitisse obviar a passagem pelo mercado,
onde predomina uma relação vendedor – comprador totalmente
assimétrica em poder de mercado.
A forma de atingir tal objetivo significava a substituição da
hexana por um solvente que não apresentasse o caráter
muito inflamável desta e um ponto de ebulição mais alto.
O óleo de mamona sendo 100% miscível no etanol a frio,
com a substituição da hexana pelo etanol, estaria
plenamente resolvida a questão.
O óleo de mamona, também é pouco solúvel na hexana
parafínica, exigindo o uso da hexana cíclica (aromática) de
custo mais elevado.
O novo processo de extração do óleo de mamona com etanol foi
desenvolvido e implantado numa unidade com capacidade para moer
24 t. de sementes de mamona em 24 horas e 10 mil litros de óleo de
mamona por dia, na cidade de Pesqueira em Pernambuco, para a
Prefeitura com o apoio do Ministério da Ciência e Tecnologia.
A unidade de extração está integrada com uma usina de biodiesel que
também utiliza uma tecnologia diferente da transesterificação.
Utiliza uma tecnologia que separa as reações de hidrólise e de
esterificação em processo contínuo, com catalisador heterogêneo, na
temperatura de 60ºC na pressão ambiente.
A usina opera em três turnos de 8 horas, com capacidade de moagem
de 8 toneladas por turno produzindo 10.500 litros de óleo de mamona
degomado e branqueado por dia, com a capacidade de moagem de
cerca de 24 toneladas de sementes de mamona por dia e 8.500 t por
safra.
Uma das grandes vantagens da utilização do etanol como solvente
reside na possibilidade de construção de usinas de pequena
capacidade como a de 10.000 litros por dia, adequadas ao Nordeste.
O resultado com um adiantamento aos produtores R$ 0,75/ kg de
semente de mamona e vendendo o biodiesel pelo preço médio
alcançado no penúltimo leilão da ANP de R$2,69/litro, apresenta uma
TIR = 80,50 (Taxa Interna de Retorno), muito superior aos resultados
das grandes unidades. Utiliza o etanol hidratado que custa R$1,00 por
litro contra R$ 3,80 por litro da hexana parafínica.
A tecnologia de produção de biodiesel adotada em Pesqueira é
extremamente simples e eficiente:
1. O óleo de mamona branqueado é aquecido a 70ºC num trocador de
calor e misturado com vapor condensado num misturador, formando
uma fina emulsão.
2. Essa emulsão vai para o alto de um reator (coluna) que está cheio
de “pellets” de MgO que age como catalisador heterogêneo e desce
em finas camadas escorrendo em íntimo contato com o catalisador.
3. Na base do reator essa emulsão já está separada em duas fases: o
glicerol diluído na água da emulsão e os ácidos graxos que vão para
uma centrífuga onde são separados.
4. Os ácidos graxos são secados á vácuo e voltam para um tanque de
mistura com etanol hidratado.
6. A mistura com etanol é uma solução completa devido a elevada
solubilidade dada pelo ácido ricinoleico no etanol e vai para o alto do
segundo reator escorrendo pelo catalisador da mesma forma que no
primeiro e sai na base da coluna duas fases: água de desidratação de
processo + água de desidratação do etanol e o éster etílico dissolvido
em etanol anidro.
7. A mistura vai para uma segunda centrífuga onde a água é separada
da solução do biodiesel e vai ser misturada com a água de
refrigeração e o solução vai para um vaso destilador á vácuo.
8. O etanol é recuperado num condensador e o éster etílico puro
(biodiesel) passa por um resfriador e vai para o tanque de estocagem
intermediária.
9. O glicerol dissolvido em água vai para um tanque de ajuste do pH
com ácido sulfúrico e passa por um filtro indo para o destilador.
10. O destilador a vácuo tem um dispositivo de controle da densidade
e uma válvula de refluxo que é aberta quando atinge a densidade
correspondente a 98% de concentração.
11. A temperatura adotada em alto vácuo impede o arraste do glicerol,
que vai para um tanque de estocagem e o condensado para a torre de
resfriamento.
12. O catalisador pode durar até 30 dias se for regenerado com
lavagem com etanol; a unidade possui um sistema de regeneração
com tanque de etanol separado.
13. Como se pode constatar o processo não deixa resíduos.
Os resultados, no entanto, vieram a confirmar as expectativas mais
otimistas. As vantagens dessa tecnologia em comparação coma
transesterificação são:
a) O óleo vegetal utilizado na transesterificação tem que ser refinado
e neutralizado, senão os ácidos graxos livres se combinam com o
catalisador homogêneo e a reação não se processa; na nova
tecnologia, como a reação de hidrólise é feita separada, quanto mais
ácidos graxos livres melhor, assim não há necessidade de
neutralização do óleo vegetal, sendo o óleo bruto apenas degomado.
b) A transesterificação até o momento é feita com metanol, pois
quando realizada com etanol a reação é muito reversível e os
rendimentos são muito inferiores; para reduzir o problema alguns
pesquisadores andaram utilizando catalisadores especiais, raros e
caros; a nova tecnologia não diferencia os álcoois utilizados.
c) O Brasil importa metanol que é feito do petróleo enquanto é um dos
maiores produtores de etanol do mundo; o metanol é muito tóxico e
deixa resíduos cuja disposição é complexa e cara; o biodiesel de
etanol tem índice de cetana (indica velocidade de combustão no
motor diesel) superior ao biodiesel de metanol; a nova tecnologia
utiliza etanol hidratado e a reação é completa sem reversão porque a
esterificação dos ácidos graxos se dá sem a presença da glicerina.
d) Na transesterificação a separação da glicerina, do catalisador, e do
óleo não esterificado é difícil e exige lavagens e resíduos tóxicos
poluentes; na nova tecnologia não há resíduos a separar, apenas a
redução da umidade do biodiesel e a concentração da glicerina que
fica diluída em água que é recuperável como condensado; em
conseqüência os rendimentos são muito elevados.
e) No caso do óleo de mamona a transesterificação com etanol e
catalisador homogêneo resulta em saponificação e não produz o
biodiesel; na nova tecnologia o processo se completa sem qualquer
problema e com alto rendimento.
f) O catalisador heterogêneo utilizado na nova tecnologia é muito mais
barato e não é consumido no processo como na transesterificação me
dura mais de um mês.
g) A necessidade de processos complexos de separação dos
componentes finais na transesterificação encarecem as instalações e
os tempos de reação exigem equipamentos maiores; na nova
tecnologia o processo contínuo com as reações instantâneas reduz
tanto os custos das instalações, que estas custam menos de 50% das
instalações de transesterificação.
h) O custo das unidades industriais de 400 mil litros por dia de
biodiesel é aproximadamente de US$110.00 por litro – dia a
US$170.00 por litro – dia enquanto com a nova tecnologia é de cerca
de US$55.00 por litro – dia para os óleos vegetais em geral e somente
US$45.00 por litro – dia para o óleo de mamona.
Nota I: Base no custo da usina de Marialva - PR da AGRENCO - MARUBENI de
US$40 milhões para 360 mil litros por dia.
Nota II: Base no custo das usinas da Petrobrás de R$60 milhões para 200 mil litros –
dia.
A produção de biodiesel, principalmente calcada no óleo de soja, se
baseou numa visão mercadista liberal, pois, deixou à empresa
privada, a escolha da matéria prima, do local de implantação e das
opções tecnológicas.
Acreditou-se, primeiramente que, alguns incentivos fiscais poderiam
suplantar as enormes perspectivas de crescimento da demanda para
substituição dos combustíveis fósseis, para cobrir uma carência futura
desses combustíveis, com os elevados preços resultantes, que
trariam alta remuneração aos capitais investidos.
A empresa privada via individualmente o óleo de soja como a maior
disponibilidade de matéria prima e como a alternativa mais evidente
para fundamentar seus investimentos.
Coletivamente era incapaz de tomar decisões diferentes da
competição pela matéria prima. Faltou uma visão onde a interferência
do Estado, era não somente fundamental, mas imprescindível, e o
resultado seria muito melhor para o país e para os empresários.
No momento, um subsídio sempre negado – superior a R$1,50 por
litro – foi necessário para determinar a operação de uma vasta
capacidade de produção instalada – cerca de 3,0 bilhões de litros de
biodiesel por ano, que deve terminar o ano com 4,4 bilhões de litros
de capacidade instalada - paralisada em 2007 devido à alta dos
preços das matérias primas. Acredita-se que a distribuição de
R$1.725.000,00 em 45 bilhões de litros, resultando em R$0,0348 por
litro de diesel não seja subsídio. Subsidiado: Aquele que recebe
subsídio do Estado ou de alguém. (Dicionário Prático da Língua
Portuguesa – Melhoramentos)
Com exceção do óleo de mamona, todos os outros óleos vegetais,
utilizados como matéria prima na transesterificação são comestíveis
provocando uma competição indesejável entre alimentos e
combustíveis, onde os alimentos perdem, devido à diferença de
elasticidade renda da demanda entre os dois.
No futuro pode-se esperar uma carência de óleos alimentícios e
grande alta nos seus preços, devidos a baixa elasticidade preço da
demanda dos óleos alimentícios. Segundo diversos autores essa
elasticidade varia de - 0,20 a - 0,48.
Mas, como diz o ditado, “o tempo é o senhor da razão” e nesse
sentido vale ressaltar o preço do óleo de soja degomado no mercado
futuro (CBOT) para Julho de 2008, US$1,351.00/MT, ou seja, R$
2.750,00 por t. a vista posto SP com 12% de ICMS. E o óleo refinado?
Evolução do preço do ÓLEO DE SOJA CEPEA/ESALQ
3.050
2.800
R$/tonelada
2.550
2.300
2.050
1.800
1.550
1.300
1.050
800
j
f
m
a
À vista, posto em SP, com 12% de ICMS.
Fonte: Cepea/ Esalq
m
j
j
2005
a
s
2006
o
n
2007
d
2008
Evolução do preço do FARELO DE SOJA CEPEA/ESALQ
Campinas
800
750
R$/tonelada
700
650
600
550
500
450
400
350
j
f
m
a
m
j
j
a
s
o
n
Fonte: Cepea/ Esalq
2005
2006
Valores à vista, sem impostos
2007
2008
d
A demanda de sementes de mamona tem flutuado ao sabor de
variações na oferta, essencialmente centrada na região Nordeste, em
decorrência, principalmente, da falta de organização dos mercados
através da política de preços mínimos.
A evolução dos preços e da produção de mamona ao longo do tempo
caracteriza perfeitamente as flutuações decorrentes da falta de
organização do mercado pela política de preços mínimos, que se
operasse com EGF - COV teria resultado num crescimento continuado
da produção e da produtividade.
A mudança do paradigma tecnológico na cultura, somente se dará
com garantias para o aporte do capital necessário à utilização das
tecnologias agronômicas, que permitem mudar esse paradigma.
Evolução da Cultura da Mamona na Região Nordeste
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------área colhida quantidade rendimento valor da produção preço médio
Anos
R$ / kg
R$1 .000
kg/ha.
ton
em ha.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------0,36
32.863
511
90.886
177.807
2000
0,38
27.951
484
73.368
151.613
2001
0,50
33.225
591
67.016
113.402
2002
0,86
65.145
591
75.669
128.029
2003
1,02
128.664
772
126.662
163.994
2004
0,56
86.446
701
154.018
219.732
2005
0,59
49.409
601
83.223
138.382
2006
0,91
80.602
576
88.574
153.850
2007
0,00
estimativa de safra
795
120.592
151.672
2008
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Nota: O preço de 2007 foi estimado com base nos preços médios informados pela SECTI/BA
Fonte : IBGE
Estudos realizados (MAIA et alii, 2006) pela UFPE –
Universidade Federal de Pernambuco, mostraram que a
mistura do biodiesel de mamona no óleo diesel somente
apresenta problema de pulverização pela bomba injetora,
em concentrações acima de 40%, ou seja, no B – 40, com
viscosidade cinemática a 40ºC de 5,5 centiStokes.
No entanto, a ANP pela Resolução n° 07 de 19/03/2008
aprovou especificações técnicas para o biodiesel B – 100,
com limites de viscosidade entre 3 e 6 mm²/s (centiStokes),
que na prática impedem a produção do biodiesel de
mamona, que apresenta viscosidade da ordem de 25 mm²/s.
Projetando-se a taxa média geométrica anual de incremento de
3,066% de consumo aparente do óleo diesel para o ano 2022 ter-se-á
99.818.213 m³, o que levaria o biodiesel de mamona B–40 a
39.927.285 m³.
Supondo-se que nesse ano já se teria alcançado um rendimento por
área de 1.500 lt./ha seriam necessários 26,6 milhões de hectares de
mamona, o mesmo que a área plantada com soja atualmente.
Como levamos cerca de 60 anos para produzir o equivalente a 10
milhões de m³ em óleo de soja é pouco provável que uma proibição
virtual de produção de biodiesel de óleo de mamona, como fez a ANP
viesse a causar algum dano aos motores diesel, o que tanto preocupa
a ANFAVEA. O produtor deve realizar a mistura para se adequar?
A análise mais profunda do problema, levando-se em consideração não
apenas interesses do capital privado, mas também as conseqüências
macro-econômicas da utilização de óleos vegetais alimentícios para
produção do biodiesel, no Brasil e no exterior, certamente irão
estabelecer uma política pública para o desenvolvimento da produção da
mamona e não acreditar que a soja é a solução.
A alegação que a agricultura familiar não tem condições de produzir o
necessário para uma substituição paulatina do óleo diesel é uma visão
distorcida da realidade, na medida em que desconsidera as grandes
possibilidades de desenvolvimento do agronegócio da mamona em
outras regiões do país, que em nada afetará a produção nordestina e
propiciará um aumento mais significativo da produção.
Cultivares de alto rendimento para produção mecanizada em São
Paulo, Paraná e certamente Mato Grosso, Goiás e Mato Grosso do
Sul podem perfeitamente garantir esse incremento na produção, junto
ao desenvolvimento da produção no Nordeste.
Evidentemente, não será com a soja que se poderá dar
sustentabilidade ao programa, não somente porque tem apenas 20%
de óleo, mas porque estabelecerá uma competição indesejável com
alimentos, e o excedente de farelo resultante trará prejuízos ao
próprio agronegócio da soja.
Além disso, como já foi estudado pelo Dr. Napoleão Beltrão do CNPA,
o biodiesel da soja tem uma durabilidade muito inferior ao da
mamona, de 15 dias apenas contra 3 anos para o biodiesel de
mamona, devido à excessiva acidificação.
Finalmente,
deve-se atentar para as dificuldades criadas
na política agrícola com o abandono dos instrumentos
tradicionais da política de preços mínimos, não somente
pela formulação de preços efetivamente de sustentação dos
mercados, como e principalmente pela forma de
financiamento da comercialização, através do EGF com
opção de venda, onde os bancos financiadores têm como
garantia apenas o próprio produto e não o cadastro do
produtor.
Na prática os atuais instrumentos servem apenas a uma
pequena parcela dos agricultores.
