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Novas tecnologias químicas aplicadas na produção de biocombustíveis para o sector dos transportes: oportunidades e desafios.ISEL / Prof. Jaime F. Puna

9º Encontro INOVAR em Transportes, ISEL, Lisboa

Novas tecnologias químicas aplicadas na produção de biocombustíveis para o sector dos transportes: oportunidades e desafios.25 de Junho de 2015 / Prof. Jaime Filipe Puna

201/07/2015

› INTRODUÇÃO E ENQUADRAMENTO

› A ESTRATÉGIA EUROPEIA EM MATÉRIA DE BIOCOMBUSTÍVEIS

› OS BIOCOMBUSTÍVEIS

› NOVAS GERAÇÕES DE PRODUÇÃO DE BIOCOMBUSTÍVEIS

› NOVAS MATÉRIAS-PRIMAS ALTERNATIVAS

INDICE

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01/07/2015

“PEAK OIL”

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01/07/2015 4

A evolução dos preços do crude

O problema:

Em 2015/06/24: 60,68 US$

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CONSUMO MUNDIAL DAS PRINCIPAIS FONTES DE ENERGIA

Fonte: Statistical review of world energy full report 2012

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A solução: um novo paradigma energético.

1) Sustentabilidade energética mundial

2) Sustentabilidade ambiental: redução das emissões de GEE

Energia(Adição ou substituição)

Ex: Gasóleo

Recursos não renováveis

Ex: Biodiesel

Recursos renováveis

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Fonte: Direcção-Geral de Energia e Geologia, “Renováveis – Estatísticas rápidas, Agosto 2012”, www.dgge.pt

A Dependência energética de Portugal

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01/07/2015 8

http://www.eoi.es/wiki/index.php/Contexto_energ%C3%A9tico_y_normativo_en_la_Uni%C3%B3n_Europea_en_Construcci%C3%B3n_sostenible, consultado em 2012/12/02

A Directiva

20-20-20

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Metas para uso de biocombustíveis na UE

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01/07/2015

BIOCOMBUSTÍVEISBiocombustíveis são fontes de energia renováveis, derivados dematérias agrícolas como plantas oleaginosas, biomassa florestal,cana-de-açúcar e outras matérias orgânicas. Existem vários tiposde biocombustíveis: bioetanol, biodiesel, biogás, biomassasólida, biometanol, bioéter dimetílico, bio-ETBE, bio-MTBE,biocombustíveis sintéticos.

Os principais biocombustíveis são: a Biomassa, o Bioetanol, o Biodiesel e o Biogás.

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01/07/2015

Grão de soja(www.biodiesel.org

Dez. 2011)

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01/07/2015

BIODIESEL

Modelo espacial da molécula de Linoleato de Metilo, obtido, por exemplo, do óleo de soja.

Modelo espacial da molécula de Estereato de Etilo, obtido, por exemplo, do óleo de soja.

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PRODUÇÃO DE BIODIESEL

Fonte: Statistical review of world energy full report 201215

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É possível o biodiesel ser competitivo?

Fonte: Sampaio Nunes

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Gerações de produção de biodiesel

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A: Colza B: Girassol C: Palma

D: Soja E: Jatropha F: OAU’s

A B C

D E F

Principais matérias-primas de 1ª geração p/ biodiesel

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01/07/2015 18

Reacção de Transesterificação

Estrutura de um triglicérido

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01/07/2015

Processo ESTERFIP (I.F.P.)Biodiesel de 1ª geração com recurso a catalisadores sólidos

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HIDROTALCITES (HT)Hidroxi - carbonatos de magnésio e alumínio

1) – Argilas aniónicas, contendo espécies aniónicas na sua estrutura intra lamelar.

2) - Usadas como catalisadores que exibem uma significativa área superficialcom centros activos alcalinos após calcinação (óxidos duplos).

Estrutura das hidrotalcites

Mg4 Al2 (CO3)2 (OH)12.4H2O

Mg6 Al2 (CO3)2 (OH)16.4H2O

Mg8 Al2 (CO3)2 (OH)20.4H2O

Mg/Al = 2:1

Mg/Al = 3:1

Mg/Al = 4:1

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Gerações de produção de biodiesel

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Processo HVO

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Gerações de Produção de Biodiesel

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PRODUTOS DA PIRÓLISE/GASEIFICAÇÃO

Produtos da pirólise da biomassa:(a) – Carvão, Gas de Síntese; (b) – Bio-óleo.

(a)

(b)

A partir do gás de síntese:

CO + 2 H2 → CH3OH CO2 + 4 H2 → CH4 + 2H2O

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Processo de Fischer-Tropsch (FT) – é um processo químico para produção de hidrocarbonetos líquidos(gasolina, kerosene, diesel, fuelóleo e lubrificantes) a partir do gás de síntese, usado como matéria-prima(CO e H2). Desde a invenção do processo original de FT de Franz Fischer e Hans Tropsch, que trabalharamno Kaiser Wilhelm Institute, em 1920, vários refinamentos e ajustamentos foram efectuados.

As principais reacções química são:(Produção de parafinas):(Produção de olefinas):Em ambos os casos, ocorrem reacções altamente exotérmicas, o que significa que existe uma quantidade significativa de libertação de calor.

Reacções químicas secundárias, indesejáveis:(Produção de metano):(Produção de álcoois):

(Deposição de carbono sólido):As reacções ocorrem sobre catalisadores sólidos de cobalto e ferro. Para se obterem bons rendimentos, são necessárias altas pressões (tipicamente 20 - 30 bar) e temperaturas na ordem dos (200 - 350°C). Temperaturas superiores a 400°C, ocorre a formação excessiva de gás metano.

Processo de FISCHER-TROPSCH

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Gerações de produção de biodiesel

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Mundo microscópico das microalgas…

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01/07/201529

Das microalgas aos biocombustíveis…

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01/07/201530

Das microalgas aos biocombustíveis…

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01/07/2015 31

Produção de microalgas

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Produção de microalgas

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Produção de microalgas

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Produção de biodieselÓleos alimentares usados

Valorização de resíduos alimentares/naturais na produção de biodiesel

Casca de ovo Ameijoa Mexilhão Conchas do mar

Casca de camarão

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PROJETO SYM – QREN/COMPETE 38940:Estudo da Produção de Metanol por electrólise de água, usando eléctrodos de grafite.

Área Departamental Eng.ª QuímicaSecção de Tecnologia Química

I&DT

DOMÍNIOS CIENTÍFICOS DE ATUAÇÃO DOS DOCENTES:

� Líquidos Iónicos

� Nanopartículas e Nanotecnologias

� Formulação de espumas e materiais políméricos isolantes

� Processos sustentáveis de catálise heterogénea

� Biocombustíveis e Bioenergia

� Produção electroquímica de gás de síntese

� Processos e Sistemas de Separação Avançados (ex: Tecnologia de Membranas)

� Integração e optimização energética

GSYF Green Synfuel

EMPRESAS QUE TRABALHAM NO LTQ,EM I&DT:

PROJETO GREENFOAM - QREN/COMPETE 13267:Ecological non isocyanate and non moisture curing one component foam.

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Jaime Filipe Borges Punajpuna@deq.isel.ipl.pt

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