Como funciona o biodiesel

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biodiesel Justin Sullivan / Getty Images News / Getty Images Galeria de imagens de veículos de combustível alternativo

Foto cedida pelo Nebraska Soybean Board
Ônibus movido a biodiesel de soja. Veja fotos de veículos movidos a combustível alternativo.

Se você leu ou assistiu às notícias recentemente, provavelmente já se deparou com algum artigo, trecho ou frase de efeito relacionado ao petróleo e aos preços do petróleo. Mesmo em sua rotina diária, há uma boa chance de alguém mencioná-lo. Seja no setor automotivo, economia, história, geografia ou política, o petróleo conseguiu se infiltrar em quase todos os aspectos de nossas vidas diárias. É uma das mercadorias mais discutidas (e controversas) das quais os consumidores confiam diariamente.

Toda essa conversa sobre faíscas de petróleo continuou o interesse em alternativas de gasolina. Coisas como carros elétricos e células de combustível de hidrogênio estão sendo consideradas alternativas viáveis ​​ao petróleo. Com o avanço da tecnologia, esses conceitos podem se tornar realidade. Mas e agora?

Perdidos na mistura estão os biocombustíveis, combustíveis feitos de ingredientes biológicos em vez de combustíveis fósseis. Esses ingredientes iniciais podem variar de milho a soja e gordura animal, dependendo do tipo de combustível que está sendo feito e do método de produção.

Neste artigo, veremos mais de perto biodiesel, um dos principais biocombustíveis. Para começar, seria uma boa ideia verificar Como funcionam os motores de automóveis e Como funcionam os motores a diesel para obter algumas informações. Depois disso, volte e separaremos o fato do biodiesel da ficção.

De modo geral, o biodiesel é uma alternativa ou aditivo ao combustível diesel padrão que é feito de ingredientes biológicos em vez de petróleo (ou óleo cru). O biodiesel geralmente é feito de planta óleos ou animal gordura através de uma série de reações químicas. É ambos não tóxico e renovável. Como o biodiesel vem essencialmente de plantas e animais, as fontes podem ser reabastecidas por meio da agricultura e da reciclagem.

O biodiesel é seguro e pode ser usado em motores a diesel com pouca ou nenhuma modificação necessária. Embora o biodiesel possa ser usado em sua forma pura, geralmente é misturado com combustível diesel padrão. As misturas são indicadas pela abreviatura Bxx, Onde xx é a porcentagem de biodiesel na mistura. Por exemplo, a mistura mais comum é B20, ou 20 por cento de biodiesel a 80 por cento padrão. assim, B100 refere-se a biodiesel puro.


Foto cortesia do Departamento de Energia dos EUA
Biocombustíveis, como etanol de milho e biodiesel de soja, ajudam a apoiar a agricultura americana.

No entanto, o biodiesel não é apenas um termo abrangente. Há também uma definição técnica formal que é reconhecida pela ASTM International (conhecida anteriormente como American Society for Testing and Materials), a organização responsável por fornecer os padrões da indústria. De acordo com o National Biodiesel Board (NBB), a definição técnica de biodiesel é a seguinte:

    um combustível composto de ésteres de monoalquil de ácidos graxos de cadeia longa derivados de óleos vegetais ou gorduras animais, designado B100, e atendendo aos requisitos de ASTM D 6751.

Isso soa meio grosseiro, mas é muito mais familiar do que você pode pensar - você encontra esses ácidos graxos todos os dias. Vamos examiná-los com mais detalhes na próxima seção.


Foto cedida pelo National Biodiesel Board
A soja pode ser transformada em biodiesel.

Parte do que torna o biodiesel tão atraente e interessante é que ele pode ser feito a partir de várias fontes naturais. Embora a gordura animal possa ser usada, óleo vegetal é a maior fonte de biodiesel. Você provavelmente já usou alguns deles na cozinha. Cientistas e engenheiros podem usar óleos de plantações familiares como soja, colza, canola, palma, caroço de algodão, girassol e amendoim para produzir biodiesel. O biodiesel pode até ser feito de gordura reciclada de cozinha!

O traço comum compartilhado por todas as fontes de biodiesel é que todas elas contêm gordura de alguma forma. Os óleos são apenas gorduras líquidas à temperatura ambiente. Essas gorduras, ou triacilgliceróis (às vezes chamados de triglicerídeos), são compostos de átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio unidos e organizados em um padrão específico. Esses triacilgliceróis são bastante prevalentes. Além dos óleos vegetais domésticos, eles também estão presentes em coisas comuns como manteiga e banha. Você pode ter visto uma contagem de triglicérides listada se você foi a um médico e fez alguns exames de sangue.

Uma maneira de visualizar esses triacilgliceróis é pensar em um "E" maiúsculo. Formando a espinha dorsal vertical deste E está uma molécula conhecida como glicerol. O glicerol é um ingrediente comum usado na fabricação de sabonetes, produtos farmacêuticos e cosméticos. Ligadas a essa espinha dorsal de glicerol e formando os elementos horizontais do E estão três longas cadeias compostas de carbono, hidrogênio e oxigênio. Estes são chamados de ácidos graxos.

 H H H H H
\ / | \ /
C ----------- C ----------- C
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O O O
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C = O C = O C = O
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H H H

Então, como esses triacilgliceróis vão parar em um carro, caminhão ou barco? O biodiesel não é óleo vegetal puro. Embora o óleo vegetal bruto tenha sido usado para abastecer motores a diesel no passado, ele geralmente causou problemas. A gordura ou óleo cru deve primeiro passar por uma série de reações químicas para se tornar combustível. Existem algumas maneiras diferentes de fazer biodiesel, mas a maioria das fábricas produzem biodiesel industrial por meio de um processo chamado transesterificação. Neste processo, a gordura ou óleo é primeiro purificado e, em seguida, reagido com um álcool, geralmente metanol (CH3OH) ou etanol (CH3CH2OH) na presença de um catalisador, como hidróxido de potássio (KOH) ou hidróxido de sódio (NaOH). Quando isso acontece, o triacilglicerol é transformado em ésteres e glicerol. Os ésteres que restam são o que então chamamos de biodiesel.

Isso é notícia velha? Na próxima seção, examinaremos um pouco da história e motivação por trás do movimento dos biocombustíveis.


Foto cedida por Bob Allan
A produção atual de biodiesel nos EUA é principalmente de óleo de soja, como estes ou de óleo de cozinha reciclado de restaurante.

O conceito de biocombustíveis é surpreendentemente antigo. Rudolf Diesel, cuja invenção agora leva seu nome, imaginou o óleo vegetal como fonte de combustível para seu motor. Na verdade, muito de seus primeiros trabalhos girou em torno do uso de biocombustível. Em 1900, por exemplo, na Exposição Mundial de Paris, França, Diesel demonstrou seu motor usando óleo de amendoim. Da mesma forma, Henry Ford esperava que seu Modelo T funcionasse com etanol, um produto do milho. Por fim, tanto no caso da Diesel quanto da Ford, o petróleo entrou em cena e provou ser a fonte de combustível mais lógica. Isso foi baseado na oferta, preço e eficiência, entre outras coisas. Embora não fosse uma prática comum, os óleos vegetais também foram usados ​​como combustível diesel durante as décadas de 1930 e 1940.

Foi nas décadas de 1970 e 1980 que a ideia do uso de biocombustíveis foi revisitada nos Estados Unidos. Um dos eventos mais importantes ocorreu em 1970 com a aprovação da Lei do Ar Limpo pela Agência de Proteção Ambiental (EPA). Isso permitiu que a EPA regulasse mais de perto os padrões de emissão de poluentes como dióxido de enxofre, monóxido de carbono, ozônio e óxidos de nitrogênio (NOx). Isso preparou o terreno para o desenvolvimento de combustíveis de queima mais limpa. Isso também define padrões para aditivos de combustível.

Eventos no exterior, como o embargo do petróleo árabe de 1973-1974 e a Revolução Iraniana de 1978-1979, juntamente com uma redução na produção doméstica de petróleo, serviram para elevar os preços. De acordo com a Administração de Informação de Energia do Departamento de Energia dos EUA, as importações de petróleo bruto dos EUA foram reduzidas em 30% durante o embargo, e "o preço mundial do petróleo bruto saltou de cerca de US $ 14 por barril no início de 1979 para mais de US $ 35 por barril em Janeiro de 1981, antes de se estabilizar. Os preços não caíram apreciavelmente até 1983, quando o preço mundial se estabilizou entre $ 28 e $ 29 por barril. "

Com o aumento dos preços do petróleo, os pesquisadores começaram a procurar outro lugar. Em agosto de 1982, a primeira Conferência Internacional sobre Óleos Vegetais e Vegetais foi realizada em Fargo, N.D. Esta conferência tratou de assuntos que vão desde o custo do combustível e os efeitos do óleo vegetal até aditivos de combustível e métodos de extração.

Em 1990, a Lei do Ar Limpo foi emendada e incluiu restrições mais rigorosas às emissões veiculares. A emenda introduziu disposições para coisas como maior teor de oxigênio na gasolina (que reduz as emissões de monóxido de carbono) e menor teor de enxofre nos combustíveis diesel.

Em 1992, a EPA aprovou a Lei de Política de Energia, ou EPACT. O objetivo era aumentar a quantidade de combustível alternativo usado pelas frotas de transporte do governo dos EUA, a fim de reduzir a dependência do petróleo estrangeiro. A alteração do EPACT de 1998 incluiu o uso de combustível biodiesel em veículos a diesel existentes do governo como uma alternativa aceitável para a compra de veículos com combustível alternativo, ou AFVs, conforme estipulado no EPACT original.

Com todas essas regras e regulamentos em vigor, é compreensível que qualquer alternativa viável ao petróleo causasse um clamor. Mas o biodiesel não é um substituto perfeito para a gasolina. Veremos seus prós e contras nas próximas seções.

O biodiesel tem várias vantagens importantes:
  • O biodiesel é amigo do ambiente.
  • Pode ajudar a reduzir a dependência do petróleo estrangeiro.
  • Ajuda a lubrificar o próprio motor, diminuindo o desgaste do motor.
  • Pode ser usado em quase qualquer diesel com pouca ou nenhuma modificação do motor.
  • É mais seguro que o diesel convencional.
Um dos principais argumentos de venda do biodiesel é que ele é ecologicamente correto. Biodiesel tem menos emissões do que o diesel padrão, é biodegradável, e é um renovável fonte de energia.

O controle de emissões é central para o argumento do biodiesel, especialmente em questões de legislação. Existem alguns componentes das emissões que são especialmente prejudiciais e causam preocupação entre cientistas, legisladores e consumidores. O enxofre e seus compostos relacionados contribuem para a formação de chuva ácida; o monóxido de carbono é uma toxina amplamente reconhecida; e o dióxido de carbono contribui para o efeito estufa. Existem também alguns compostos menos conhecidos que causam preocupação, como os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs), compostos em forma de anel que têm sido associados à formação de certos tipos de câncer. O material particulado (PM) tem efeitos negativos para a saúde e os hidrocarbonetos não queimados contribuem para a formação de poluição atmosférica e ozônio.

O biodiesel reduz as emissões perigosas. Dos biocombustíveis atuais, o biodiesel é o único a ter concluído com êxito os testes de emissões de acordo com a Lei do Ar Limpo.

Emissões médias de biodiesel em comparação ao diesel convencional
Componente de Emissão B100 B20
Hidrocarbonetos totais não queimados -67% -20%
Monóxido de carbono -48% -12%
Assunto particular -47% -12%
NOx +10% +2%
Sulfatos -100% -20%
PAH -80% -13%
Fonte: Conselho Nacional de Biodiesel


Além disso, o B100 pode reduzir as emissões de CO2 em 78 por cento e diminuir as propriedades cancerígenas do combustível diesel em 94 por cento (National Biodiesel Board, U.S. DOE Office of Transportation Technologies).

Outra característica do biodiesel é que ele é biodegradável, o que significa que ele pode se decompor como resultado de agentes naturais, como bactérias. De acordo com a EPA, o biodiesel se degrada a uma taxa quatro vezes mais rápida do que o diesel convencional. Dessa forma, em caso de derramamento, a limpeza seria mais fácil e as consequências não seriam tão assustadoras. Isso também seria verdadeiro para misturas de biodiesel.

O biodiesel também pode diminuir a dependência dos EUA do petróleo importado e aumentar nossa segurança energética. A maior parte do biodiesel nos EUA é feita de óleo de soja, que é uma importante safra doméstica. Com o aumento da demanda de petróleo nos EUA e a redução do fornecimento mundial, um combustível renovável como o biodiesel, se implementado corretamente, pode aliviar algumas das demandas de energia dos EUA.

O biodiesel também contribui para a lubrificação do motor ou sua facilidade de movimento. O biodiesel atua como um solvente, o que ajuda a remover depósitos e outros resíduos do interior de um motor que podem causar obstruções. Como o biodiesel puro não deixa depósitos próprios, isso resulta em aumento da vida útil do motor. Estima-se que uma mistura de biodiesel de apenas 1 por cento pode aumentar a lubricidade do combustível em até 65 por cento (U.S. DOE Office of Transportation Technology).

O biodiesel também é mais seguro. Isto é não tóxico (cerca de 10 vezes menos tóxico do que o sal de cozinha) e tem um maior ponto de inflamação do que o diesel convencional. Como ele queima em uma temperatura mais alta, é menos provável que entre em combustão acidental. Isso torna os regulamentos de movimento e armazenamento mais fáceis de acomodar. A seguir, veremos os contras e o futuro do biodiesel.


Foto cedida por Paul Roessler
Microalgas, organismos dos quais um combustível semelhante ao diesel pode ser derivado: cultivadas nos desertos do sudoeste americano, as microalgas desenvolvidas por NREL podem um dia produzir grandes quantidades de lipídios para conversão em combustível biodiesel.

Claro, nada é isento de penalidades, e o biodiesel tem suas desvantagens. Alguns têm a ver com o próprio combustível, e muitos têm a ver com o quadro geral.

Um dos problemas com o próprio combustível é o aumento de NOx nas emissões de biodiesel. Freqüentemente, na fabricação de óleo diesel, quando você diminui a quantidade de material particulado nas emissões, há um aumento correspondente nos óxidos de nitrogênio, que contribuem para a formação de poluição. Embora parte disso possa ser resolvida ajustando o próprio motor, isso nem sempre é viável. Existem tecnologias em pesquisa para reduzir a quantidade de NOx nas emissões de biodiesel.

Outro problema é o comportamento do biodiesel como um solvente. Embora essa propriedade seja útil, é uma espécie de faca de dois gumes. Alguns veículos a diesel mais antigos (como carros fabricados antes de 1992) podem ficar entupidos com concentrações mais altas de biodiesel. Por causa de sua capacidade de liberar depósitos acumulados no motor (que podem ser provenientes do combustível diesel antigo), o biodiesel pode fazer com que o filtro de combustível fique preso com os depósitos recém-liberados. Os fabricantes de biodiesel sugerem mudar a bomba de combustível logo após a mudança para misturas de biodiesel de alta concentração. Os componentes desses sistemas de combustível mais antigos também podem se degradar. Além de depósitos no sistema de combustível, o biodiesel também decompõe os componentes da borracha. Algumas peças nos sistemas mais antigos, como tubulações de combustível e vedações da bomba de combustível, podem quebrar devido à sua borracha ou composição semelhante à borracha. Isso geralmente é remediado substituindo esses componentes. Embora muitos fabricantes tenham incluído o biodiesel em suas garantias, ainda podem existir problemas em potencial. Para obter mais informações sobre biodiesel e garantias de veículos, confira The Biodiesel Standard.

Além disso, em alguns motores, pode haver diminuição na economia de combustível e potência. Em média, há uma redução de cerca de 10% na energia. Em outras palavras, leva cerca de 1,1 galão de biodiesel para igualar 1 galão de diesel padrão.

As principais desvantagens do biodiesel estão ligadas ao panorama geral, ou seja, o mercado e a logística associada. Destes, o mais importante é custo. De acordo com a EPA, o biodiesel puro (B100) pode custar de US $ 1,95 a US $ 3,00 por galão, enquanto as misturas de B20 em média cerca de 30 a 40 centavos a mais por galão do que o diesel padrão. Tudo isso depende de variáveis ​​como a matéria-prima utilizada e as condições de mercado.

A outra questão, talvez mais importante, é a de quantidade e disponibilidade. Embora o biodiesel não seja necessariamente produzido em todos os 50 estados, ele pode ser disponibilizado em todos eles. Existem três maneiras principais de obter biodiesel, sendo cada método particular mais adequado para certos tipos de clientes. O biodiesel pode ser adquirido diretamente do fornecedor, de uma distribuidora de petróleo ou de bombas públicas. Existem atualmente 19 membros do NBB produzindo e comercializando biodiesel nos Estados Unidos. Para saber como obter biodiesel, entre em contato com o Conselho Nacional de Biodiesel. Além disso, o Data Center de Combustíveis Alternativos possui um recurso de pesquisa que permite localizar postos de abastecimento por cidade ou estado.

Para obter informações sobre a localização de estações de biodiesel fora dos EUA, entre em contato com a agência de biocombustíveis local.

Então, quanto fazemos? Dado o número de diferentes produtores (ou seja, federal, privado, industrial) e fontes de safra, é difícil anexar um número claro. No momento, os EUA produzem cerca de 75 milhões de galões de biodiesel por ano (National Biodiesel Board). Esta produção é flexível e pode ser aumentada ou diminuída conforme necessário.

Agarre ou não os holofotes ocupados por tecnologias mais chamativas, o biodiesel certamente será um trabalho em constante evolução.

Atualmente, o maior mercado de biodiesel são os veículos de frota. De acordo com o National Biodiesel Board, existem mais de 100 dessas frotas usando biodiesel nos Estados Unidos. Isso inclui organizações federais e públicas, como o Serviço Postal dos EUA, a Força Aérea dos EUA, o Exército dos EUA, a NASA, o Departamento de Energia dos EUA, a Duke Energy e a Florida Power & Light. Muitos serviços de transporte público também buscam o biodiesel para complementar o uso do petróleo. Os ônibus urbanos, como o Cincinnati Metro, também usam biodiesel. Alvos potenciais futuros incluem áreas como aplicações marinhas e agrícolas e aquecimento doméstico.

Com o aumento da conscientização pública, o biodiesel e os biocombustíveis em geral podem facilmente entrar em conversas durante o jantar. O apoio político também está aumentando e, na esteira de legislação como a emenda EPACT de 1998, as fontes alternativas de combustível serão uma necessidade em um futuro não muito distante.

Para mais informações sobre biodiesel, biocombustíveis e assuntos relacionados, confira os links da próxima página.

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Mais ótimos links

  • O Conselho Nacional de Biodiesel
  • Departamento de Energia dos EUA (DOE)
  • Eficiência energética do DOE e energia renovável
  • Centro de dados de combustíveis alternativos DOE
  • Administração de informações de energia DOE
  • Planeta verde
  • TreeHugger.com



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