análise exergética da produção de biodiesel a partir ... · análise exergética da produção...
TRANSCRIPT
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
972
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.
973
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).
974