Avaliação técnica, econômica e ambiental de biorrefinarias para produção de biodiesel e coprodutos via transesterificação de óleo de fritura residual

Abstract

O biodiesel tem se mostrado uma alternativa promissora ao diesel derivado do petróleo, mas o aumento mundial da sua demanda pode gerar um excedente de glicerol. Uma forma de evitar a geração desse excedente, que pode comprometer a indústria de biocombustíveis, é a conversão do glicerol em produtos de maior demanda, como o etanol, o hidrogênio e o ácido succínico, por exemplo. Outro fato importante a ser considerado sobre o atual cenário de produção do biodiesel é que a maioria das usinas existentes utiliza óleos vegetais virgens como matéria-prima, competindo por terras aráveis com a indústria de alimentos. Portanto, usinas de biodiesel que utilizam matéria-prima não alimentar, como o óleo de fritura residual, são uma opção interessante para a produção do biodiesel. Por ser um combustível oriundo de fontes renováveis, espera-se que o impacto ambiental associado à produção do biodiesel seja menor do que a produção do diesel. Essa hipótese pode ser confirmada ou não através de uma Análise de Ciclo de Vida desses produtos. Este trabalho tem como objetivo avaliar a viabilidade econômica e ambiental de biorrefinarias que utilizam óleo de fritura residual como matéria-prima. Para tanto, foram simuladas quatro rotas de produção via catálise homogênea ácida ou básica, sendo duas delas coprodutoras de glicerol e as demais coprodutoras de ácido succínico. Para realização do estudo de viabilidade econômica, os indicadores econômicos foram calculados para plantas com capacidade de processamento 8.200 t de óleo por ano e com vida útil de 20 anos. No estudo de viabilidade ambiental utilizou-se a abordagem Gate-to-Gate e o método ReCiPe 2008 para determinar os impactos ambientais das rotas consideradas. Os resultados indicaram que a via que utiliza catalisador alcalino e que converte o glicerol em ácido succínico mostrou-se a mais vantajosa do ponto de vista econômico, pois apresentou maior VPL e menor tempo de retorno. Já a rota que apresentou menor impacto ambiental foi a que utiliza catalisador ácido e coproduz glicerol.

Biodiesel has been shown to be a promising alternative to petroleum-based diesel, but its increasing global demand may generate a surplus of glycerol. One way of avoiding the generation of this surplus, which may compromise the biofuel industry, is the conversion of glycerol into products of higher demand, such as ethanol, hydrogen and succinic acid. Another important fact to be considered about the current biodiesel production scenario is that most existing plants use virgin vegetable oils as raw material, competing for arable land with the food industry. Therefore, biodiesel plants that use non-food raw materials, such as residual frying oil, are an interesting option for the production of biodiesel. Because it is a fuel derived from renewable sources, the environmental impact associated with biodiesel production is expected to be lower than diesel production. This hypothesis can be confirmed or not through a Life Cycle Analysis of these products. This work aims to evaluate the economic and environmental viability of bio-refineries that use residual frying oil as raw material. For this, four production routes were simulated through acid or basic homogeneous catalysis, two of which were glycerol co-producers and the other succinic acid co-producers. To carry out the economic feasibility study, the economic indicators were calculated for plants with processing capacity of 8,200 tons of oil per year and with a useful life of 20 years. In the environmental feasibility study, the Gate-to-Gate approach and the ReCiPe 2008 method were used to determine the environmental impacts of the routes considered. The results indicated that the route using alkaline catalyst and converting glycerol to succinic acid proved to be the most economically advantageous, since it presented higher NPV and lower return time. The route that presented less environmental impact was the one that uses acid catalyst and coproduces glycerol.