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Como citar este trabalhoAn. 6. Enc. Energ. Meio Rural 2006
Balanço energético preliminar da produção do biodiesel de óleo de palma para as condições do Brasil e da Colômbia
Rosélis Ester da CostaI; Electo Eduardo Silva LoraII; Edgar YãnezIII; Ednildo Anrade TorresIV
IUNIFEI-MG, Mestranda em Engenharia da Energia. roseliscosta@yahoo.com.br
IIUNIFEI-MG, Professor Adjunto. electo@unifei.edu.br
IIICENIPALMA, Aluno de Mestrado em Mecânica. edgar.yanez@cenipalma.org
IVUFBA, Professor Titular - Universidade Federal de Itajubá / Núcleo de Estudos em Sistemas Térmicos NEST (IEM/UNIFEI)-Avenida BPS 1303, CP 50, Itajubá, MG, CEP 37.500-903 - Brasil ednildo@ufba.br
RESUMO
Com as crescentes preocupações ambientais relacionadas às emissões de poluentes atmosféricos pelos combustíveis fosséis, as fontes alternativas de energia estão recebendo maior atenção, principalmente aquelas que contribuem na mitigação do efeito estufa. Sendo assim, o uso dos biocombustíveis e biodiesel produzido pela esterificação de óleos vegetais com metanol e etanol, são vistos hoje como alternativas interessantes.
A análise energética da relação da energia investida na produção do biodiesel pode contribuir como ferramenta para uma posterior formulação de indicadores da viabilidade técnico-econômica e ambiental na comparação entre as diferentes oleaginosas, como forma de diagnosticar um melhor tipo de cultura para a produção do biodiesel.
Os objetivos deste trabalho são os de realizar a análise energética na produção do Biodiesel de Palma, para as condições do Brasil e da Colômbia, assim como mostrar as diferenças entre os resultados encontrados para os dois estudos de caso.
Os resultados apresentados são mostrados através de gráficos comparativos para os dois estudos de caso e com as conclusões finais, com o balanço energético final realizado para cada empresa.
Palavras chave: Balanço Energético, Biodiesel de Palma, Análise Energética, Produção de Biodiesel, Óleo de Palma.
ABSTRACT
The increasing related ambient concerns to the emissions of atmospheric pollutants for fuels, alternative sources of energy are having bigger attention, mainly those that contribute in the mitigation of these emissions. Being thus, the use of the biodiesel produced by the etherification of vegetal oils with methanol and ethanol, are seen as present interesting alternative.
The energy analysis of the relation of the energy onslaught in the production of biodiesel can contribute as tool for a posterior formularization of pointers of the technician-economic and ambient viability in the comparison between the different oleaginous, as form to diagnosis one better type of culture for the production of biodiesel.
The objectives of this work is to carry the energy analysis in the production of the Palm Oil Biodiesel, for the conditions of Brazil and Colombia, as well as showing the differences between the results found for the two cases.
The presented results are shown through comparative graphs for the two cases and with the final energy balance for each company.
1- INTRODUÇÃO
Com as crescentes preocupações ambientais relacionadas às emissões de poluentes atmosféricos pelos combustíveis fosséis, têm-se uma maior atenção com respeito às fontes alternativas de energia, principalmente aquelas que contribuem na mitigação das emissões de gases de efeito estufa.
Sendo assim, o uso dos biocombustíveis e biodiesel produzido pela esterificação de óleos vegetais com metanol e etanol, são vistos hoje como alternativas viáveis.
As vantagens da utilização desses biocombustíveis são relacionadas à redução das emissões de dióxido de carbono, monóxido de carbono, hidrocarbonetos e óxidos de enxofre.
Além disso, as questões de cunho econômico como os contínuos aumentos do petróleo e seus derivados e a possibilidade de captação de recursos internacionais através do mercado de créditos de carbono e MDL (Mecanismo de Desenvolvimento Limpo) e questões estratégicas como a geração de empregos e renda nas áreas rurais e auto-suficiência energética vêm reforçar essa necessidade.
Os biocombustíveis são apontados como renováveis e menos poluentes que os de origem fóssil, como o diesel. A mamona e a palma são algumas das culturas escolhidas pelo programa federal de biodiesel, onde o programa prevê a adição obrigatória de 5% até 2007.
"A discussão da sustentabilidade ecológica na produção e o uso de um biocombustível devem considerar aspectos específicos, destacando-se entre eles: o monitoramento de toda a cadeia de produção do biocombustível (cultivo, processamento, uso/conversão e destinação dos resíduos), limites da capacidade de regeneração dos recursos naturais (solo, água, etc.), de tal modo que a taxa de utilização não supere a de renovação e possíveis conflitos e concorrências no uso das matérias-primas e recursos naturais utilizados na produção dos biocombustível, como por exemplo, o conflito entre produção de alimentos versus produção de energia". (Neto J.A.A.et al, 2004).
Sendo assim a análise energética da relação da energia investida na produção do biodiesel pode contribuir como ferramenta para uma posterior formulação de indicadores da viabilidade técnico-econômica e ambiental na comparação entre as diferentes oleaginosas, como forma de diagnosticar um melhor tipo de cultura para a produção do biodiesel.
Os objetivos deste trabalho se constituem realizar a análise energética na produção do Biodiesel de Palma, para as condições do Brasil e da Colômbia, assim como mostrar as diferenças entre os resultados encontrados para os dois estudos de caso.
1.1 DESCRIÇÃO DOS ESTUDOS DE CASO
Neste trabalho, estudou-se o gasto de energia ao longo do ciclo de vida do biodiesel de óleo de palma considerando a rota metílica.
Neste estudo serão utilizados dados de consumo energético considerando as etapas de produção agrícola e seu transporte (atividades agrícolas); a fase de extração do óleo vegetal e seu transporte (matéria-prima a usina de beneficiamento) e a produção do biodiesel. Os dados utilizados nos cálculos dos consumos energéticos para o óleo de palma foram obtidos "in loco", pelo levantamento de dados realizados em duas áreas de cultivo e em três fabricas de óleo vegetal, na região Sul da Bahia, na chamada "Costa do Dendê" e em três distintas regiões da Colômbia, com suas usinas de beneficiamento e áreas próprias de plantio.
O biodiesel é um éster produzido na reação transesterificação de óleos vegetais e/ou gorduras animais em conjunto com um álcool (metanol ou etanol) e na presença de um catalisador, são convertidos em ácidos graxos e, finalmente, a ésteres, com o glicerol (glicerina) como subproduto.
O balanço energético para um sistema de produção dos biocombustíveis pode ser definido como a diferença entre a energia consumida por unidade de área (insumo/ha) e a energia produzida por unidade de área (produção/ha), sendo um indicador importante na viabilidade econômica e ambiental de um processo.
2. METODOLOGIA
O cálculo do consumo energético para o sistema de produção de biodiesel será o somatório entre a energia consumida por unidade de área nas várias etapas da sua cadeia de produção. O sistema estudado é delimitado com início na produção agrícola e vai até a produção do biodiesel, considerando as etapas de transporte na produção agrícola e de extração do óleo vegetal.
Na cadeia de produção foram contabilizados os consumos energéticos considerados o uso final a partir da produção do biodiesel, sem considerar as etapas de distribuição do biodiesel até as distribuidoras, postos de combustível e até ao consumidor final.
Neste estudo, o balanço energético para a produção do biodiesel foi considerado como composto em três níveis de consumo energético: o nível 1, que corresponde aos combustíveis nas operações agrícolas e transporte do fruto da palma (dendê); o nível 2 para os outros insumos: fertilizantes, herbicidas, inseticidas, mudas; e por fim um nível 3 que considera a utilização da energia para a produção e manutenção de equipamentos, edificações e mão-de-obra.
O balanço energético considerado se constitui da seguinte forma:
- Energia direta: energia consumida na forma de combustíveis fósseis, eletricidade, vapor em toda cadeia de produção do biocombustível. É calculada pela energia primária consumida na sua produção (etanol e eletricidade) e no PCI para o diesel e demais combustíveis consumidos.
- Indireta: energia consumida na forma de insumos agrícolas, equipamentos, máquinas e transporte, sendo estimada através do consumo de energia na produção de cada produto, e para o transporte estimado a partir da distância, e do consumo de combustível.
Os cálculos foram realizados com a utilização de coeficientes energéticos, que serão apresentados posteriormente.
O Método de conversão energética utilizado para a conversão energética dos fatores envolvidos na produção do biodiesel de óleo de palma foi feito com base na literatura existente (Borken et. Al. 2006; Campos, 2001; Comitre, 1993; Patyk, A., et. al 2003; Pimentel et al., 1980; Macedônio e Picchioni, 1985; Ulbanere, 1988; e Neto, A. A.,2004, adequando cada fator às características da situação estudada.
A quantificação energética dos insumos foi obtida multiplicando o produto físico, pelos respectivos índices de conversão, computados em MJ/kg Biodiesel. Os fluxos de energia considerados neste trabalho são apresentados nas tabelas a seguir.
3. DADOS
3.1 -Dados referentes à produção agrícola, extração do óleo vegetal e produção do biodiesel para o óleo de palma.
Os dados gerais, com relação à área cultivada, capacidade produtiva de cada empresa são apresentados na Tabela 1, a seguir.
Os cálculos do balanço energético foram realizados considerando os coeficientes energéticos apresentados posteriormente.
O Coeficiente Energético para Eletricidade utilizado considera a mesma como de origem Hídrica igual a 3,6 MJ/kWh, (Nogueira, 1987).
As tabelas 2, 3, 4 e 5 a seguir apresentam os coeficientes energéticos utilizados de maneira geral no estudo.
Foram considerados no estudo, um tempo de vida útil para a plantação de 20 anos, e vida útil considerada para os equipamentos de 25 anos para os equipamentos pesados e 10 anos para os equipamentos leves.
4 - RESULTADOS E DISCUSSÕES
Serão apresentados os resultados dos cálculos aplicados para todas as etapas de produção do biodiesel de óleo de palma, para os dois estudos de caso realizados.
Os cálculos foram realizados utilizando os coeficientes apresentados nas tabelas 2,3,4 e 5 e seguindo a metodologia apresentada acima. Os principais resultados da modelagem realizada, com as condições propostas são apresentados nas figuras 1 e 2 que apresentam os gráficos comparativos para os dois países.
4.1 Consumo energético total na Etapa Agrícola
A partir do gráfico da Figura 1 é possível observar que a maior contribuição energética para etapa agrícola é com respeito aos fertilizantes, seguido dos combustíveis.
Na análise energética para o Brasil, os herbicidas e o sistema de irrigação contribuem de forma pouco significativa, uma vez que não se irriga a palma adulta e não há a utilização de herbicidas, apenas esporadicamente, em áreas isoladas de plantio e em poucas épocas do ano.
Na análise Energética para a etapa agrícola na Colômbia, as maiores contribuições correspondem aos fertilizantes. O consumo de combustível e o sistema de irrigação contribuem de forma significativa, uma vez que diferente do Brasil, a palma adulta é irrigada e a fertilização é feita intensivamente durante os anos de vida útil da plantação.
As operações agrícolas no Brasil são praticamente mecanizadas, na Colômbia ainda se utilizam mulas e búfalos para fazer o transporte dos frutos frescos durante a colheita.
4.2 - Consumo energético total da Etapa Industrial
Na análise da Fase Industrial, através do gráfico da Figura 2, percebe-se que as maiores contribuições correspondem ao consumo de vapor e o combustível no transporte da matéria-prima até a usina de beneficiamento.
Na etapa Industrial para a Colômbia assim como no Brasil a maior parcela corresponde ao consumo de vapor.
O consumo de eletricidade constitui uma menor parcela para a Colômbia, uma vez que todas as fábricas possuem sistema de cogeração.
A figura 2, a seguir apresenta os consumos energéticos comparativos para a Fase Industrial.
As tabelas 5 e 6 a seguir apresentam os resultados do balanço energético para as condições do Brasil e da Colômbia. É possível observar que o maior consumo energético na produção do biodiesel do óleo de palma se dá na etapa industrial para os dois estudos de caso.
Nas tabelas 5 e 6, pode-se observar que para todas as empresas os resultados do balanço foram positivos, mas inferiores aos encontrados na literatura, como no trabalho de WOOD Y CORLEY, (1991) onde o balanço energético para o óleo de palma encontrado foi de 8,66, o que pode ser conseqüência de uma análise mais aprimorada do aporte energético dos usos dos resíduos do processo para a produção de vapor e eletricidade.
Na análise do balanço energético para as condições do Brasil, a empresa A é a que apresenta os melhores resultados. Na mesma análise realizada para a Colômbia, os melhores resultados são obtidos pela empresa A.
5- CONCLUSÕES
O presente trabalho possibilitou mensurar o consumo energético da produção do biodiesel de óleo de palma.
Na etapa agrícola, para os dois casos estudados as maiores contribuições vêm dos fertilizantes. Cabe salientar que para o Brasil este consumo é bem menos expressivo devido a não fertilização da palma adulta, ao contrário da Colômbia, onde há a fertilização é realizada em todas as etapas de vida da palma.
O balanço energético encontrado foi positivo para ambos os casos. Estes dados seriam mais expressivos, se houvesse uma alocação dos co-produtos, que é um fator determinante no resultado final da relação Produção/Insumo.
Cabe salientar, que uma análise mais aprimorada dos resultados encontrados, principalmente para etapa industrial deve ser feita. Assim pretendem-se considerar o aporte energético dos resíduos utilizados na etapa industrial, opções de cogeração e equivalência energética da tusa eventualmente utilizada como fertilizante o que exigirá um levantamento adicional de dados.
6- AGRADECIMENTOS
Às empresas de extração de Óleo Vegetal da Colômbia e do Sul da Bahia, pelos dados fornecidos. À fundação Cenipalma-Colômbia, pela colaboração com as visitas realizadas e coleta de dados junto às empresas colombianas, ao apoio ao projeto pela FAPEMIG e a CAPES pela bolsa de mestrado.
7- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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