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Page 1: Análise exergética da produção de biodiesel a partir ... · Análise exergética da produção de biodiesel a partir de óleo de ... Introdução A busca por fontes alternativas

XI Salão de

Iniciação Científica PUCRS

Análise exergética da produção de biodiesel a partir de óleo de

Erich L. B. de Oliveira1,2, Natália Lopes

1Faculdade de Química (FAQUI),

Introdução

A busca por fontes alternativas de energia tem se intensificado, e com isso os

estudos em relação à produção de biodiesel vêm ganhando destaque.

combustível renovável, que pode ser produzido através de diferentes matérias

baixo custo, como oriundas da agricultura e até mesmo óleo de cocção.

Existem poucos estudos em relação aos impactos da produção de biodiesel a fim

de compará-lo com outras fontes alternativas de energia, e isso se dá principalmente

pela dificuldade devido a falta de uma unidade única de medida, tornando assim

impossível compará-lo com a produção de energia por

(TALENS et al., 2007).

Uma alternativa é o estudo feito a partir da medida de trabalho pela

termodinâmica clássica, que é a capacidade de realizar trabalho mecânico, dado pela

exergia. Assim através do fluxo de exergia, pode

direto das emissões atmosféricas gerados pelo trabalho mecânico da produção

(OMETTO, 2005).

Com esse estudo pode

quantificar perdas e também indicar melhorias para a eficiência produtiva e ambiental,

além de ser um meio de

alternativas. Com isso, o objetivo desse trabalho é realizar uma análise

exergético da produção de biodiesel, a partir de óleo de cocção em escala laboratorial,

para aperfeiçoar a técnica e im

de produção.

Metodologia

Análise exergética da produção de biodiesel a partir de óleo de cocção em escala laboratorial

, Natália Lopes1, Dr.ª Jeane Dullius1, Dr. Marcus Seferin

Faculdade de Química (FAQUI), 2Programa de Educação Tutorial (PETQUÍMICA), PUCRS

A busca por fontes alternativas de energia tem se intensificado, e com isso os

estudos em relação à produção de biodiesel vêm ganhando destaque. O

combustível renovável, que pode ser produzido através de diferentes matérias

baixo custo, como oriundas da agricultura e até mesmo óleo de cocção.

Existem poucos estudos em relação aos impactos da produção de biodiesel a fim

outras fontes alternativas de energia, e isso se dá principalmente

pela dificuldade devido a falta de uma unidade única de medida, tornando assim

lo com a produção de energia por biomassa ou eólica, por exemplo

a alternativa é o estudo feito a partir da medida de trabalho pela

termodinâmica clássica, que é a capacidade de realizar trabalho mecânico, dado pela

exergia. Assim através do fluxo de exergia, pode-se prever o impacto físico

tmosféricas gerados pelo trabalho mecânico da produção

Com esse estudo pode-se melhorar o entendimento da dinâmica da produção,

quantificar perdas e também indicar melhorias para a eficiência produtiva e ambiental,

além de ser um meio de comparação entre os processos de produção de energias

alternativas. Com isso, o objetivo desse trabalho é realizar uma análise

da produção de biodiesel, a partir de óleo de cocção em escala laboratorial,

para aperfeiçoar a técnica e implementá-la em escala industrial, através de usina piloto

Análise exergética da produção de biodiesel a partir de óleo de cocção em escala laboratorial

Dr. Marcus Seferin1,2 (orientador).

Programa de Educação Tutorial (PETQUÍMICA), PUCRS

A busca por fontes alternativas de energia tem se intensificado, e com isso os

O biodiesel é um

combustível renovável, que pode ser produzido através de diferentes matérias-primas de

Existem poucos estudos em relação aos impactos da produção de biodiesel a fim

outras fontes alternativas de energia, e isso se dá principalmente

pela dificuldade devido a falta de uma unidade única de medida, tornando assim

iomassa ou eólica, por exemplo

a alternativa é o estudo feito a partir da medida de trabalho pela

termodinâmica clássica, que é a capacidade de realizar trabalho mecânico, dado pela

se prever o impacto físico-químico

tmosféricas gerados pelo trabalho mecânico da produção

se melhorar o entendimento da dinâmica da produção,

quantificar perdas e também indicar melhorias para a eficiência produtiva e ambiental,

comparação entre os processos de produção de energias

alternativas. Com isso, o objetivo desse trabalho é realizar uma análise de fluxo

da produção de biodiesel, a partir de óleo de cocção em escala laboratorial,

la em escala industrial, através de usina piloto

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Page 2: Análise exergética da produção de biodiesel a partir ... · Análise exergética da produção de biodiesel a partir de óleo de ... Introdução A busca por fontes alternativas

A síntese do biodiesel foi conduzida em reator de vidro com tampa contendo três

bocas, a qual se acoplou um condensador, agitador mecânico e termômetro, conforme a

Figura 1. A temperatura do sistema foi mantida em aproximadamente 60ºC em um

tempo reacional de 1h.

Fig. 1. Instrumentação e Reagentes utilizados na síntese de biodiesel.

Para a determinação das exergias das misturas e dos elementos puros foram

utilizadas as Equações 1 e 2, bem como foi utilizados os dados de exergia padrão da

literatura (SZARGUT et al, 1988) e (AYRES e AYRES, 1999).

ii

ifch bNGB ∑+∆= 0 Equação 1.

iiii

ichmixture yyRTbNB ln0+=∑ Equação 2.

Resultados e Discussões

A Tabela 1 apresenta o consumo de energia elétrica, o tempo de utilização e a

exergia gerada por cada um dos aparelhos utilizados na produção do biodiesel. O

coeficiente de energia elétrica é considerado 1, então 1 kJ de energia elétrica

corresponde a um fluxo de exergia de 1 kJ. (AYRES et al., 2001)

Tabela 1: Exergia dos equipamentos.

Instrumento Consumo(W) Tempo de uso (s) Exergia (MJ)

Manta de aquecimento 200 3600 0,72

Agitador elétrico 130 3600 0,468

Chapa de aquecimento 800 900 0,72

Total 1130 8100 1,908

As Tabelas 2 e 3 apresentam os valores de exergias e as quantidades de cada

reagentes e produtos utilizados no processo.

Tabela 2: Exergias dos reagentes utilizados.

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Reagente Exergia (MJ/kg) Quantidade (kg) Exergia do reagente (MJ)

Óleo de Cocção 30,37 0,1802 5,47

Metanol 22,14 0,04661 1,03

KOH 8,67 1,80E-03 0,0156

Total 61,18 0,22861 6,52

Tabela 3: Exergias dos produtos obtidos.

Produto Exergia (MJ/kg) Quantidade (kg) Exergia do reagente (MJ)

Metil éster 31,35 0,1697 5,32

Glicerol 16,26 0,0589 0,957

Magnesol 12,05 1,70E-03 0,020

Total 47,61 0,22861 6,28

Há uma diferença de 2,15 MJ das exergias de entrada e saída do sistema,

atribuída a perdas de calor e resíduos não reativos da reação. Através dos dados obtidos,

foram calculados a eficiência exergética, dado pela Equação 3, que mostra o valor de

74,51%.

�����ê���� =�í �

����� ��100 Equação 3.

Conclusão

Analisando os dados calculados, pode-se concluir que a análise exergética da

síntese de biodiesel em escala laboratorial obteve resultados satisfatórios. Sabendo que

as perdas do sistema variam de acordo com a instrumentação utilizada, podemos dizer

que a análise deve ser redimensionada e otimizada para uma escala industrial.

Referências AYRES , U. R., MASINI, A., & AYRES, W. L. An application of exergy

accounting to five basic metal industries. France: Insead. (2001). AYRES, U. R., & AYRES, W. L. Accounting for resources 2: the life cycle of

materials. UK: Edward Elgar. (1999). OMETTO, A. R. Avaliação do Ciclo de Vida do Álcool Etílico Hidratado

Combustível pelos Métodos Edip, Exergia e Emergia. São Carlos. (2005)

TALENS, L., VILLALBA, G., & GABARRELL, X. Exergy analysis applied to biodiesel production. Resources Conservation & Recycling, 397-407. (2007).

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