tese corrigida vanessa pecora garcilasso final.pdf

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UNIVERSIDADE DE SO PAULO USP INSTITUTO DE ENERGIA E AMBIENTE IEE

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENERGIA PPGE

VANESSA PECORA GARCILASSO

ANLISE ENTRE PROCESSOS E MATRIAS-PRIMAS PARA A PRODUO DE BIODIESEL

So Paulo 2014

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VANESSA PECORA GARCILASSO

ANLISE ENTRE PROCESSOS E MATRIAS-PRIMAS PARA A PRODUO DE BIODIESEL

Verso Corrigida (verso original disponvel na Biblioteca da Unidade que aloja o Programa e na

Biblioteca Digital de Teses e Dissertaes da USP)

So Paulo 2014

Tese apresentada ao Programa de Ps-Graduao em Energia do Instituto de Energia e Ambiente da Universidade de So Paulo para obteno do ttulo de Doutor em Cincias.

Orientadora: Prof Dr Suani Teixeira Coelho

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AUTORIZO A REPRODUO E DIVULGAO TOTAL OU PARCIAL DESTE

TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRNICO, PARA

FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE.

FICHA CATALOGRFICA

Garcilasso, Vanessa Pecora.

Anlise entre processos e matriasprimas para a produo de biodiesel./

Vanessa Pecora Garcilasso; orientadora : Suani Teixeira Coelho. So Paulo,

2014.

373f.: il.; 30 cm.

Tese (Doutorado em Cincia) Programa de Ps-Graduao em Energia

Instituto de Energia e Ambiente daUniversidade de So Paulo

1. Sustentabilidade. 2. Polticas pblicas. 3. Biodielsel. Ttulo

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DEDICATRIA

Ao meu esposo e, em especial,

ao meu filho.

Amo vocs!

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AGRADECIMENTOS

A minha orientadora, Prof Dr Suani Teixeira Coelho, pela confiana, aprendizado e

oportunidade.

equipe do CENBIO, em especial a Cristiane Lima Cortez e a Naraisa Esteves

Coluna, e equipe do projeto BIOACV/CNPq, em especial a Renata Grisoli, que

muito contriburam com meu trabalho.

Aos meus pais e minha av pelo incentivo e por tudo que fizeram e fazem por mim

at hoje.

Ao meu esposo Anderson pelo amor, companheirismo, dedicao, pacincia e

compreenso.

Ao meu filho Nathan, meu presente de Deus, que me alegra, me d foras, me

incentiva, me inspira, me renova, me orgulha... Obrigada meu filho por voc existir

em minha vida!

Ao CNPq e ao Programa de Recursos Humanos da ANP para o Setor Petrleo e

Gs PRH-ANP/MCTI n. 04 pelo apoio financeiro.

A todos que de alguma forma contriburam para a realizao deste trabalho.

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Para ter algo que voc nunca teve,

preciso fazer algo que voc nunca fez

Chico Xavier

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RESUMO

GARCILASSO, V. P. Anlise entre processos e matrias-primas para a

produo de biodiesel.2014. 373 p. Tese de Doutorado Programa de Ps-

Graduao em Energia da Universidade de So Paulo - PPGE.

A busca por alternativas ao uso de combustveis fsseis vem se tornando cada vez

mais necessria. Neste sentido, os biocombustveis vm se destacando por ser

uma fonte de energia alternativa de grande viabilidade para o setor de transporte,

maior consumidor de energia. O desafio viabilizar a produo de biocombustveis

em larga escala, de maneira sustentvel. Nesse contexto, o biodiesel apresenta-se

como opo interessante para substituio/mistura ao diesel, com vantagens

ambientais, pois emite menos gases como o CO, CO2 e SO2 na atmosfera. Nos

ltimos anos, polticas de incentivo produo deram incio insero do biodiesel

na matriz energtica nacional atravs do Programa Nacional de Produo e Uso do

Biodiesel. Em 2005, a Lei n. 11.097 determinou a introduo do biodiesel na matriz

energtica brasileira e, recentemente, fixou o valor em 7% para o percentual mnimo

obrigatrio de adio de biodiesel ao leo diesel. Apesar do importante avano

proporcionado pela introduo legal do biodiesel no pas, existem ainda muitas

questes relacionadas sua produo que precisam ser discutidas, tais como as

diferentes condies de cultivo de matrias-primas e os diferentes processos para a

obteno do mesmo. Neste sentido o objetivo deste trabalho analisar as matrias-

primas e os processos de produo de biodiesel, bem como analisar as polticas e

propor adequaes para o programa de biodiesel existente, visando a

sustentabilidade do biodiesel no Brasil. As anlises so feitas com base no estudo

de ACV da produo de biodiesel a partir das duas matrias-primas mais utilizadas

no pas: soja e gordura animal, contemplando as duas rotas de produo: etlica e

metlica (Projeto BIOACV). Apesar da soja e da gordura animal representarem mais

que 95% das matrias-primas utilizadas para a produo de biodiesel, seria

importante a insero de outras matrias-primas que possuam possibilidades de

serem efetivamente incorporadas a sua produo. Entretanto, para isso, tambm

so necessrias pesquisas adicionais e avanos tecnolgicos para uma cadeia

produtiva bem desenvolvida. Alm disso, ainda h necessidade de resolver os

gargalos na produo de biodiesel a partir de etanol. Os estmulos pesquisa de

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produo de biodiesel etlico praticamente no existem mais e o uso de etanol para

este fim atualmente ainda em pequena escala. Alm de apresentar dificuldades

na produo, como maior consumo no processo e dificuldades na recuperao do

excesso de lcool utilizado, preciso investimentos em pesquisa e desenvolvimento

para viabilizar tcnica e economicamente o processo de produo de biodiesel pela

transesterificao via rota etlica.

Palavras-chaves: biodiesel, processos, matrias-primas, sustentabilidade, polticas

pblicas.

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ABSTRACT

GARCILASSO, V. P. Analysis of processes and raw materials used for

biodiesel production. 2014. 373 p. Doctoral Thesis - Graduate Program in Energy

at the University of So Paulo - PPGE.

The quest for alternatives to replace fossil fuels is becoming crucial. In this sense,

biofuels have stood out for being an alternative energy source with high potential for

the transport sector, one of the largest consumers of energy. The challenge is not

only to enable biofuel production on a large scale but also to produce biofuels in a

sustainable manner. In this context, biodiesel is presented as interesting option for

diesel replacement and/or admixture due to its environmental advantages since

emits fewer greenhouse gases such as CO2 and SOX in the atmosphere. In recent

years, polices such as the National Program for Production and Use of Biodiesel

fostered the biodiesel production. In 2005, the Federal Law no. 11097 came into

force and established the mandate for biodiesel in the Brazilian energy matrix and,

recently, set the value at 7% for the required minimum volume of biodiesel added to

diesel oil. Despite the significant advances provided by the legal framework for

biodiesel introduction in the country, there are still many questions related to its

production system that need to be discussed, such as the different conditions of raw

material cultivation and the different production processes for obtaining the same

output. In this sense the objective of this study is to analyze raw materials and

biodiesel production processes and to evaluate policies so as to propose

adjustments to existing biodiesel program aiming at sustainability of biodiesel

production and use in Brazil. The analysis conducts a LCA study based on the main

raw materials used in the country for biodiesel production: soy and animal fat. The

study comprises both production routes: methyl and ethyl routes (i.e. BIOACV

Project). Although soy and animal fat accounted for more than 95% of raw materials

used for biodiesel production, the inclusion of other raw materials that have the

potential to be effectively incorporated into biodiesel production would be important.

However, for doing so, the study would require additional research on technological

advances and a well-developed supply chain, which were not established during the

conclusion of the study. Furthermore, there was a pressing issue that is the need on

solving bottlenecks in the current biodiesel production from ethanol. On the one

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hand, the incentives to research on ethyl biodiesel production practically no longer

exist and the use of ethanol for this purpose is still on a small scale. On the other

hand, the process presents difficulties during production, such as increased

consumption and difficulties in recovering the excess alcohol used. In short, it is

necessary investments in research and development to facilitate technical and

economic production of biodiesel by transesterification process via ethyl route.

Keywords: biodiesel, processes, materials, sustainability, public policy.

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LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1. Consumo total de energia no mundo em 2011...................................33

Figura 2.2. Evoluo do consumo de energia no mundo, por combustvel, de

1971 a 2011 (Mtep)....................................................................................................34

Figura 2.3. Consumo mundial de energia, por combustvel, de 1990 a 2040

(TWh).........................................................................................................................35

Figura 2.4. Produo global de etanol e biodiesel entre 2000 e 2012.................36

Figura 2.5. Evoluo da produo de etanol, biodiesel e HVO entre 2000 e

2013.......