BIODIESEL
Estado-da-arte das Ações em
P&D Realizadas na UFPR
Luiz Pereira Ramos
Centro de Pesquisa em Química Aplicada
Departamento de Química, UFPR
[email protected]
Usos Alternativos da Glicerina, MCT, 2005
TÓPICOS A SEREM
ABORDADOS




Definição
Alcoólise ou transesterificação
Projetos em desenvolvimento na UFPR
Propostas de uso alternativo da glicerina
 Compósitos biodegradáveis
 Filmes para embalagens
 Membranas poliméricas sulfonadas
 Modificação química e enzimática
 Apresentação da equipe
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TÓPICOS A SEREM
ABORDADOS

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

Definição
Alcoólise ou transesterificação
Projetos em desenvolvimento na UFPR
Propostas de uso alternativo da glicerina
 Compósitos biodegradáveis
 Filmes para embalagens
 Membranas poliméricas sulfonadas
 Modificação química e enzimática
 Apresentação da equipe
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Definição
Substituto natural do óleo diesel que pode ser produzido a
partir de fontes renováveis como óleos vegetais, gorduras
animais e óleos utilizados para cocção de alimentos (fritura).
Quimicamente, é definido como ésteres monoalquílicos de
ácidos graxos derivados de lipídeos de ocorrência natural e
pode ser produzido, juntamente com a glicerina, através da
reação de triacilgliceróis com etanol ou metanol na presença
de um catalisador ácido ou básico.
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TÓPICOS A SEREM
ABORDADOS




Definição
Alcoólise ou transesterificação
Projetos em desenvolvimento na UFPR
Propostas de uso alternativo da glicerina
 Compósitos biodegradáveis
 Filmes para embalagens
 Membranas poliméricas sulfonadas
 Modificação química e enzimática
 Apresentação da equipe
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Seleção de matéria-prima
Oleaginosa com
20% de óleo
Farelo
(1% óleo)
Preparo
das sementes
Extração por
solventes
Oleaginosa com
>40% de óleo
Esmagamento
Pré-tratamento
do óleo
Pré-tratamento
do óleo
Transesterificação
Transesterificação
Torta
(8% óleo)
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Agricultura familiar
Unidades de pequeno porte
(até 5000 L/dia), distribuídas
estrategicamente e
associadas a um sistema
cooperativo que possa dar
sustentação à produção, uso
e comercialização do produto,
além da destinação ou
tratamento de efluentes.
Oleaginosa com
>40% de óleo
Esmagamento
Pré-tratamento
do óleo
Torta
(8% óleo)
Transesterificação
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Escala de produção
Unidades de
400 a 500 tpd
Plantas próximas aos
centros de consumo
Unidades de
1 a 5 tpd
Plantas próximas aos
centros de produção
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Principal desafio
Produzir, em pequena escala, um produto de
qualidade ANP a partir de óleos vegetais brutos ou
pré-tratados, utilizando uma tecnologia simples, de
fácil transferência para o setor produtivo e que não
requeira mão de obra muito especializada
Limitações: controle de qualidade (qualidade de
matéria-prima e produtos), otimização de processo
e uso alternativo de co-produtos
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Destinação de co-produtos
NaOH/KOH
Glicerina
Óleo vegetal
Ésteres etílicos
Etanol
Sais minerais
Ácidos graxos
Ácido mineral
Palm Desert, CA, USA
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Destinação de co-produtos
Ésteres, farelo ou torta, glicerina, ácidos graxos (sabões),
sais inorgânicos (depende do catalisador alcalino)
Glicerina
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Destinação de co-produtos
Ésteres, farelo ou torta, glicerina, ácidos graxos (sabões),
sais inorgânicos (depende do catalisador alcalino)
Glicerina
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•
•
Indústria médico-farmacêutica
Indústria de cosméticos (emoliente)
Indústria química (“glicerolquímica”)
Solvente para tintas e vernizes
Lubrificante em diversas aplicações práticas
Compósitos (plásticos biodegradáveis)
Substrato para processos biotecnológicos
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Destinação da glicerina
CONTAMINAÇÕES
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Água
Metais pesados
Álcali livre ou sais dissolvidos
Componentes minoritários
Mono- e diacilgliceróis
Sabões
Ésteres monoalquílicos
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EXTRAÇÃO DO
ÓLEO VEGETAL
PRÉ-TRATAMENTO DO
ÓLEO VEGETAL
TRANSESTERIFICAÇÃO
(ALCOÓLISE)
PURIFICAÇÃO DO
BIODIESEL
INVESTIMENTO DE CAPITAL
RECUPERAÇÃO DE
SUB-PRODUTOS
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Destinação da glicerina
Biogás
Solução imediata adotada em várias
unidades de produção para resolver o
importante passivo ambiental gerado pelos
efluentes da planta.
Alternativa à geração de energia elétrica e
produção de adubo para atividades hortifrutigranjeiras.
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TÓPICOS A SEREM
ABORDADOS




Definição
Alcoólise ou transesterificação
Projetos em desenvolvimento na UFPR
Propostas de uso alternativo da glicerina
 Compósitos biodegradáveis
 Filmes para embalagens
 Membranas poliméricas sulfonadas
 Modificação química e enzimática
 Apresentação da equipe
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P&D no DQUI da UFPR
 Etanólise do óleo de soja refinado (não desodorizado)
e de óleos vegetais brutos (nabo forrageiro, milho,
caroço de algodão e girassol)
•
•
•
•
•
•
Planejamentos experimentais de otimização
Redução da alcalinidade ao mínimo necessário
Obtenção de rendimentos próximos ao teórico
Aceleração e/ou indução da separação de fases
Substituição de NaOH por KOH
Redução do consumo de água durante a purificação
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P&D no DQUI da UFPR
 Etanólise do óleo de soja refinado (não desodorizado)
e de óleos vegetais brutos (nabo forrageiro, milho,
caroço de algodão e girassol)
• Avaliação da estabilidade de ésteres preparados a
partir de óleos brutos
• Desenvolvimento de aditivos sintéticos para melhorar
as propriedades de fluxo e estabilidade à oxidação
• Investigação e controle da rancificação oxidativa e de
suas possíveis implicações sobre a performance e
durabilidade de motores
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P&D no DQUI da UFPR
 Desenvolvimento de catalisadores heterogêneos de
alta eficiência para a (trans)esterificação de óleos
vegetais e gorduras animais
• Desenvolvimento de catalisadores inorgânicos como
zeólitas, argilominerais funcionalizados e hidróxidos
duplos lamelares
• Resinas de troca iônica fortemente ácidas
• Enzimas (lipases) imobilizadas em suportes
orgânicos e inorgânicos
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P&D no DQUI da UFPR
 Utilização do glicerol para a produção de compósitos,
blendas poliméricas biodegradáveis, polieletrólitos e
insumos para indústria química
• Produção de compósitos biodegradáveis a partir de
amido, fibras naturais, cargas inorgânicas e glicerina
• Produção de aditivos plastificantes para emprego na
indústria de embalagens
• Síntese de membranas poliméricas sulfônicas para
aplicação como PEM em células a combustível
• Modificação química por catálise heterogênea
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TÓPICOS A SEREM
ABORDADOS




Definição
Alcoólise ou transesterificação
Projetos em desenvolvimento na UFPR
Propostas de uso alternativo da glicerina
 Compósitos biodegradáveis
 Filmes para embalagens
 Membranas poliméricas sulfonadas
 Modificação química e enzimática
 Apresentação da equipe
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P&D no DQUI da UFPR
Produção de compósitos biodegradáveis a partir de
amido, fibras naturais, cargas inorgânicas e glicerina
• O amido não tem bom comportamento termoplástico e
não apresenta boas propriedades mecânicas
• Melhores propriedades podem ser obtidas em
composições com plastificantes e materiais de reinforço,
como fibras naturais e materiais particulados
• O glicerol (>99%, p.a.) atua como bom plastificante, pois
preserva a estrutura do amido sob condições de alto atrito
e/ou agitação
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P&D no DQUI da UFPR
Produção de aditivos plastificantes para emprego na
indústria de embalagens, em substituição aos materiais
convencionais à base de ftalatos tóxicos ao manuseio
• Glicerina pura ou ésteres de glicerina
• Diferentes níveis do plastificante em PVC (5 a 70%
de substituição de ftalatos)
• Filmes obtidos a partir de soluções em
ciclohexanona
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P&D no DQUI da UFPR
Síntese de novos materiais poliméricos para utilização
como membranas trocadoras de prótons (PEM) em
células a combustível
Monômeros vinílicos derivados do glicerol
podem gerar materiais poliméricos com
variados teores de grupamentos hidroxila,
cuja capacidade de absorção e retenção de
água pode auxiliar no desenvolvimento da
tecnologia PEMFC. A funcionalização e a
diversidade estrutural destes monômeros
permitirá inúmeras composições para a
obtenção de copolímeros de estrutura e
propriedades variadas.
http://celulasdecombustivel.planetaclix.pt/
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TÓPICOS A SEREM
ABORDADOS

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

Definição
Alcoólise ou transesterificação
Projetos em desenvolvimento na UFPR
Propostas de uso alternativo da glicerina
 Compósitos biodegradáveis
 Filmes para embalagens
 Membranas poliméricas sulfonadas
 Modificação química e enzimática
 Apresentação da equipe
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Apresentação do grupo
EQUIPE
Luiz Pereira Ramos
Nádia Krieger
Fernando Wypych
Kestur Gundappa Satyanarayana
Maria Aparecida F. César-Oliveira
Sonia Faria Zawadzki
Shirley Nakagaki Bastos
Maria Rita Sierakowski
LABPOL
LABPOL
LABIOIN
BIOPOL
Helena M. Wilhelm
LACTEC
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PARCEIROS
ALCOPAR – Associação dos Produtores de Açúcar e Álcool do Paraná
IMCOPA – Indústria e Comércio de Óleos Vegetais
COAMO – Cooperativa Agroindustrial Mourãoense
FUNPAR – Fundação da Universidade Federal do Paraná
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Departamento de Química, UFPR
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