Biodiesel

Biodiesel ou Óleo Vegetal. A melhor estratégia de combustível.


i - 11 mai 2006 - 07:37 - Última atualização em: 09 nov 2011 - 19:22

BIODIESEL OU ÓLEO VEGETAL?

A pergunta pela melhor estratégia de combustíveis

1. Introdução

A crescente escassez da fonte mundialmente ambicionada de energia, o “petróleo”, levou há dois anos a um salto nos preços que não apenas preocupa os motoristas de automóveis, mas também onerou os sistemas econômicos dos países industrializados.

A conseqüência lógica de uma crise dessas: empreende-se a busca por alternativas que não apenas devem ser ambientalmente mais corretas, mas também mais sustentáveis, e que adicionalmente possam significar uma chance para os países emergentes da Europa e do Terceiro Mundo.

Fazem parte dos combustíveis biológicos, que atualmente já movem algumas centenas de milhares de veículos na Alemanha, o biodiesel** e o óleo vegetal.

O biodiesel é usado hoje em dia nos tradicionais motores a diesel sem adaptações dignas de nota.

Menos conhecido é o óleo vegetal em estado natural, o qual, porém, está sendo utilizado cada vez mais nos últimos anos como combustível em motores (a diesel) desenvolvidos ou convertidos para esse fim.

Na presente fase de transição do uso da energia a pergunta central para nações previdentes é: “A qual dessas duas opções possíveis – biodiesel ou óleo vegetal – se deve dar preferência de agora para o futuro? Qual desses biocombustíveis promete, em longo prazo, as maiores vantagens econômicas, ecológicas e sociais?”

2. Questões fundamentais

Óleo vegetal é energia solar acumulada bioquimicamente na densidade máxima. A cada semente a natureza conferiu uma porção de óleo vegetal. Uma genial ajuda inicial, para propiciar ao grão uma chance de formar raiz e broto sob as mais diversas condições ambientais e ainda completamente independente de luz e nutrientes.

Em comparação com matérias biológicas sólidas (madeira, palha) e com o biogás, o óleo vegetal representa a forma mais densa de energia da fotossíntese. Com uma densidade energética de cerca 9,2 kWh por litro ele se situa com bastante precisão entre a gasolina (8,6 kWh/l) e o diesel (9,8 kWh/I).

Ao contrário da gasolina e do diesel obtido do petróleo, porém, o óleo vegetal é regenerativo, neutro quanto à emissão de CO2, bem como livre de enxofre, metais pesados e radioatividade. É formado unicamente de carbono (C), hidrogênio (H) e um pouco de Oxigênio (O), numa proporção estimativa de C60H120O6.

No caso mais simples os óleos vegetais são obtidos pelo esmagamento dos grãos e pela subseqüente prensagem a frio, sendo que os materiais suspensos são separados do óleo natural pela sedimentação ou pela filtragem (Schrimpf: 2001).

O biodiesel, no entanto, é obtido da matéria prima “óleo vegetal” mediante adição de uma solução alcalina pela esterificação com metanol e, para ser produzido, demanda cinco passos industriais intermediários adicionais, dispendiosos de energia e custos.

Na Alemanha a produção e comercialização de biodiesel foi consideravelmente subvencionada até o presente, de modo que entrementes existem uma rede quase contínua de postos de abastecimento de biodiesel (> 1.500 postos) e mais de 12 prensas de óleo e usinas de produção de biodiesel de cunho central com uma capacidade anual de cerca de 800.000 t. Visto que o biodiesel é produzido predominantemente do óleo de colza, ele muitas vezes também é chamado de ‘ester metílico de colza’ (RME).

Em contraposição, o óleo vegetal mantido em forma natural foi publicamente pouco considerado como combustível até cerca de quatro anos atrás, embora iniciativas privadas há quase 20 anos tenham demonstrado incontestavelmente a excelente utilidade de óleos vegetais em motores especialmente desenvolvidos (cf. Elsbett) e há 7 anos em motores a diesel (de pré-câmaras e TDI [Turbo Diesel Injection]) convertidos, em mais de 1.000 veículos.

A consolidação da tecnologia do óleo vegetal começou há 9 anos, e há 2 anos se delineia um ápice por causa dos preços relativamente elevados para o combustível diesel. Atualmente há cerca de 5.000 veículos na Alemanha com óleo vegetal em estado natural. Entrementes a tecnologia do óleo vegetal também é apoiada pelo governo em proporções modestas (p. ex., programa de conversão de 100 tratores).

3. Comparação dos combustíveis

Nas tabelas a seguir são apresentados de maneira comparativa, além de algumas características físicas e químicas de óleo vegetal e biodiesel, também os principais passos para sua produção, as questões do transporte e da armazenagem, da tolerância ambiental e social, e finalmente dos custos.

Sob a perspectiva motora as características físicas da “viscosidade cinemática” e do “ponto de ignição” depõem em favor do biodiesel, porque se aproximam consideravelmente mais das propriedades do diesel mineral que os óleos vegetais (p. ex., óleo de colza & camelina sativa,*** veja Tabela 1).

Tabela 1: Algumas características físicas e químicas de óleos vegetais e biodiesel

 

Óleos vegetais

Matéria prima natural

não-modificada

Biodiesel

Derivado esterificado

de óleo vegetal

Unidade

Características físicas

densidade

viscosidade cinemática

ponto de ignição

ponto de congelamento

 

0,90-0,92

60-80

> 220

-8 a -18

 

0,88

7-8

135

-12

 

kg/l; 20ºC

mm²/s; 20ºC

ºC

ºC

Características químicas

teor de fósforo

teor de enxofre

comportamento químico

 

< 15

< 10

lerdo para reações

& neutro

 

<15

<100

de fácil reação,

solvente,

higroscópico

 

(mg/kg)

(mg/kg)

Densidade energética

9,2

8,9

(kWh/l)

Fontes: Carmen (2000: 3), Maurer (2000: 2), Widmann (2000) e pesquisas do autor.

As propriedades químicas do biodiesel e dos óleos vegetais precisam ser classificadas como significativamente mais favoráveis em comparação com o diesel, o que via de regra também leva a uma emissão menor de gases.

Contudo, considerando que ao contrário dos óleos vegetais o biodiesel age como um solvente (problema com mangueiras e juntas usuais), e ademais é bastante higroscópico, ou seja, absorve água e dilui óleos de motor (duas vezes mais trocas de óleo e filtros são necessárias que uma motorização a diesel ou óleo vegetal), resulta aqui uma visível vantagem para óleos vegetais, que além disso possuem propriedades lubrificantes consideravelmente melhores (positivo para a durabilidade da bomba injetora e do motor).

Na densidade energética os óleos vegetais e o biodiesel (9,2, respectivamente 8,9 kWh/l) apresentam pouca diferença. Situam-se como combustíveis praticamente entre a gasolina e o diesel (cf. item 2).

No entanto, diferenças marcantes podem ser constatadas na obtenção dos dois combustíveis (veja Tabela 2):

Tabela 2: Dispêndio de trabalho e energia na obtenção dos óleos vegetais e do biodiesel


Dispêndio de trabalho:

Óleos Vegetais

a) Limpeza dos grãos

b) Prensagem a frio

c) Filtragem do óleo natural

Biodiesel

a) Limpeza dos grãos

b) Prensagem a frio

c) Filtragem do óleo natural

d) Extração do hexano

e) Destilação (hexano)

f) Extração da viscosidade

g) Refino do óleo

h) Esterificação

Dispêndio de energia

Cultivo de oleaginosas

(convencional)

Extração do óleo

Esterificação

Crédito de glicerina

TOTAL

 

 

12%*

 3%

--

--

15%

 

 

12%*

 7%

17%

-4%

32%

* Referente ao teor energético volumétrico do combustível produzido (100%)
Fontes: ELSBETT (1999), HARTMANN & STREHLER (1995: p. 175), MAURER (2002: p. 1-3), SCHARMER (2001: p. 26), WAGNER (2000: p. 16-27).

As diferenças dizem respeito ao princípio de produção (para óleos vegetais é possível estabelecer numerosas pequenas usinas de óleo descentralizadas, ao passo que para o biodiesel são necessárias predominantemente poucas usinas centrais de grande porte), ao dispêndio necessário para a produção (apenas três passos no caso do óleo vegetal, porém oito no biodiesel) e ao dispêndio de energia.

Para a produção de óleo vegetal são consumidos 15% do teor energético do próprio óleo vegetal, enquanto para o biodiesel se necessitam 36% de seu próprio teor energético. É verdade que o biodiesel apresenta um crédito energético pelo subproduto obtido, a glicerina, que pode ser calculado em 4%, de modo que no cômputo final 32% do teor energético do biodiesel são consumidos para sua produção.

Transporte e armazenagem de ambos os combustíveis são nitidamente menos problemáticos que no diesel. Contudo no biodiesel há um risco maior que em óleos vegetais: ele se incendeia com mais facilidade (veja ponto de ignição, Tabela 1) e é menos tolerado pelo meio ambiente.
Esse aspecto está ligado à possibilidade menor de decomposição biológica, com o maior risco para o lençol freático, com a toxicidade para humanos e com a maior dificuldade de fechar ciclos de fluxos de matérias (veja Tabela 3).


Tabela 3: Riscos na armazenagem e no transporte, bem como tolerância ambiental e social dos combustíveis, respectivamente das estratégias.

 

Óleos vegetais

Biodiesel

Armazenagem e transporte

Totalmente sem problemas

Risco maior,

Facilmente inflamável,

menor tolerância ambiental

Tolerância ambiental:

decomposição biológica

risco para a água

toxicidade para humanos

 

ciclos de matérias orgânica

 

muito rápida

nenhum (nível 0)

via de regra não-tóxico

    bom óleo comestível

fácil de fechar

 

retardada

baixo (nível 1)

não-comestível devido à

     esterificação, tóxico

viável a custos elevados

Tolerância social:

estratégia

logística

rotas de transporte

vulnerabilidade

agregação de valor regional

 

descentralizada, pequena

simples

curtas

baixa

elevada

 

centralizada, grande

mais complexa

mais longas

maior

menor

 

Não apenas a tolerância ambiental é favorável aos óleos vegetais, mas também a tolerância social é superior na opção pelo óleo vegetal, porque a estratégia, a logística, as rotas de transporte, a vulnerabilidade diante de ataques terroristas e a agregação regional de valor depõem inequivocamente em favor de óleos vegetais.

Por fim, ao se analisar a importante questão dos custos (veja Tabela 4), resulta tão-somente no item da atual adaptação ou conversão dos motores a diesel uma nítida vantagem para o biodiesel.

Tabela 4: Custos da tecnologia de motores e dos combustíveis na estratégia do óleo vegetal, respectivamente do biodiesel

 

Óleos vegetais

Biodiesel

Unidade

Tecnologia de motores

Adaptação ou conversão

- processo unitário

- processo em série

 

 

1.500-4.500

       < 250

 

 

250-500

<250

 

 

€ p/motor

€ p/motor

Combustíveis:

- custos de produção

- atuais preços de mercado

 

0,25-0,40

0,50-0,60

 

0,45-0,60

0,65-0,80

 

€ p/litro

€ p/litro

Fontes: tecnologia de motores: dados de diversas oficinas de conversão; combustíveis: pesquisas do autor.

Essa vantagem, no entanto, dificilmente ou nem mesmo persistirá no futuro, uma vez introduzida a fabricação em série de motores adaptados ao combustível. Nesse caso não ocorrerão mais diferenças de preço dignas de nota. Ademais, a conversão dos atuais motores a diesel gerará numerosos postos de trabalho.

Restará, então, somente a pergunta pelos custos dos combustíveis, que atualmente já são menores para óleos vegetais, da ordem de € 0,15 a 0,20.

Partindo da atual produção anual de biodiesel, de aprox. 800.000 t, que correspondem a mais de 900 milhões de litros de ester metílico de colza (RME; cf. a densidade na Tabela 1), já hoje incide para os consumidores e a economia alemã, na hipótese de uma diferença a maior de € 0,15 por litro de biodiesel, um custo maior evitável da ordem de € 135.000.000 por ano!

Futuramente a diferença do preço entre biodiesel e óleos vegetais deverá continuar aumentando, porque por um lado a produção de metanol, até agora acoplada ao petróleo e ao gás natural, encarecerá com a crescente escassez dessas fontes fósseis de energia, e por outro, porque a “glicerina“, subproduto do biodiesel, registrará uma crescente diminuição de preços pela saturação do mercado mundial de glicerina.

Será que, então, as economias nacionais do mundo ainda poderão pagar pelo biodiesel?

4. Conclusão e perspectivas

Evidentemente o “biodiesel” como combustível é significativamente mais razoável que o produto “diesel” derivado do petróleo, mas a comparação das estratégias de biodiesel e óleo vegetal chega a vantagens ainda maiores para a alternativa do óleo vegetal.

Ambas – a produção de óleo vegetal e de biodiesel – abrirão novas e importantes fontes de renda para a agricultura no futuro. No entanto, por meio da opção pelo óleo vegetal se atingirá inequivocamente uma agregação regional maior de valor no meio rural. Além disso, com a estratégia do óleo vegetal as economias nacionais do mundo disporão de um combustível que é absolutamente mais correto ambientalmente e mais tolerável socialmente, além de ser cerca de 30% mais barato.

Ademais, deve-se prever que a estratégia do biodiesel – no torniquete dos crescentes custos do metanol e das decrescentes receitas com glicerina – em poucos anos chegará a uma situação economicamente precária.

Em contrapartida, óleos vegetais em estado natural têm o potencial de se tornar mais baratos, principalmente quando um plantio ecológico extensivo de oleaginosas e em especial nos sistemas de plantio de culturas mistas (p. ex., trigo com camelina sativa ou ervilhas com camelina sativa) reduzirão os custos de produção (MAKOWSKI & PSCHEIDL, 2001).

5. Fontes

• CARMEN (2000): Campa-Biodiesel aus der Methylesteranlage in Ochsenfurt. brochura, 5.4
• ELSBETT, L. (1999): Energiebilanz bei der Produktion von Treibstoffen. Tabela transcrita.
• HARTMANN, H.; SREHLER, A. (1995): Die Stellung der Biomasse. Landwirtschaftsverlag Münster, p. 396
• MAKOWSKI, N.; PSCHEIDL, M. (2001): Mischanbau – eine Alternative? Neue Landwirtschaft 5, p. 48-51.
• MAURER, K. (2000): Stand der Entwicklung bei Pflanzenölmotoren, Beitrag 3.Tagung, Dezentrale Pflanzenölnutzung in der Landwirtschaft, (17.11.2000 in Aulendorf), p. 6.
• MAURER, K. (2002): Kaltgepresstes Rapsöl in Kraftstoffqualität –Qualitätssicherung. Beitrag 6. Tagung, Dezentrale Pflanzenölnutzung in der Landwirtschaft, (16.11,2002, Aulendorf), p. 6.
• SCHARMER, K. (2001): Biodiesel – Energie- und Umweltbilanz Rapsmethylester. U.F.O.P, Bonn, p. 57.
• SCHRIMPFF, E. (2001): Treibstoff der Zukunft: Wasserstoff oder Pflanzenöl? Energie & Pflanzen 3, p. 28-31.
• WAGNER, U. (2000): Ganzheitliche Systemanalyse für die Erzeugung und Anwendung von Biodiesel und Naturdiesel im Verkehrssektor. Studie i. A. des Bayer. St. Min. f. Ernährung, Landwirtschaft & Forsten, T.U. München, Lehrst. f. Energiewirtschaft, Dez. 2000, p. 71.
• WIDMANN, B. (2000): Qualitätsstandard für Rapsöl als Kraftstoff. T.U.M. Landtechnik Weihenstephan & Universität Hohenheim & ASG.  

Sobre o Autor:

IfaS – Institut für angewandtes Stoffstrommanegement
Prof. Dr. Ernst Schrimpff
Fh Weihenstephan
Am Hofgarten 4
85350 FREISING
TEL.: 00(49)8161-710