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  • 1

    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

  • 2

    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

  • 3

    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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  • 5

    DEDICATRIA

    Ao meu esposo e, em especial,

    ao meu filho.

    Amo vocs!

  • 6

    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.

  • 7

    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.

  • 10

    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

  • 11

    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.

  • 12

    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.......