Tirando o pé do acelerador com biocombustíveis
24 Aug 2020
A intensificação dos KPIs ambientais e o aumento da demanda de combustível são os principais impulsionadores no setor de biocombustíveis, que já chega a provocar disputas de regiões com a finalidade de garantir mercados de matéria-prima para seus produtores. As tecnologias GEA garantem que os processadores obtenham o máximo desses preciosos recursos, incluindo as matérias-primas da próxima geração para a produção avançada de biocombustíveis.
De acordo com as Perspectivas Agropecuárias da OCDE-FAO a partir de 2019, a demanda futura por biocombustíveis será moldada ainda mais fortemente pelas políticas nacionais e regionais, à medida que os países buscarem suas próprias estratégias para se afastarem dos combustíveis fósseis, garantindo ao mesmo tempo que os produtores tenham mercados para suas matérias-primas. Os Estados Unidos e a União Europeia ocupam um lugar de destaque na produção de biocombustíveis, no entanto, espera-se que um grande crescimento futuro neste setor seja impulsionado a partir de países fora destas regiões.
Conversamos com Barbara Harten, Gerente de Aplicações, Renováveis, eEckard Maedebach, Gerente de Produtos de Destilação, ambos da GEA, para falar sobre este setor em evolução e como a GEA está apoiando os processadores com soluções mecânicas e térmicas eficientes.
O que são biocombustíveis e do que eles são feitos?
BH:Os biocombustíveis são feitos em parte ou completamente de material de origem vegetal ou gorduras animais. O fato destas "matérias-primas" serem regenerativas, significa que geralmente são classificadas como recursos renováveis. A maioria dos biocombustíveis é misturada como porcentagem em gasolina ou diesel (combustível) à base de combustível fóssil para serem compatíveis com os motores existentes. Os biocombustíveis convencionais ou de primeira geração são produzidos a partir de matérias-primas frescas ou comestíveis, incluindo óleos e gorduras, e estão em uso há mais de 30 anos. A segunda geração, ou biocombustíveis avançados, é feita a partir de matérias-primas não comestíveis, incluindo gorduras animais, óleos de cozinha usados e resíduos contendo açúcar; aqui o objetivo é minimizar o uso de matérias-primas que podem ser utilizadas na nutrição humana.
Os biocombustíveis comuns incluem:
- bioetanol
- biodiesel
- biogás
- biobutanol
O bioetanol, que depende da fermentação de açúcares e amidos à base de plantas, é um substituto da gasolina. De acordo com as Perspectivas Agropecuárias da OCDE-FAO de 2019, cerca de 60% do bioetanol é produzido a partir do milho, 25% a partir da cana-de-açúcar, 7% a partir do melaço, 4% a partir do trigo, e o restante a partir de outros grãos, mandioca ou beterraba açucareira. Por outro lado, cerca de 77% do biodiesel, um substituto do diesel que depende de uma reação química entre lipídios (vegetais ou animais) e álcool, é baseado em óleos vegetais: 30% de óleo de soja, 25% de óleo de palma, 18% de óleo de colza (canola), e cerca de 22% de óleos de cozinha usados.
O biogás é produzido através da fermentação da matéria orgânica na ausência de oxigênio, conhecida como digestão anaeróbica. Papel, madeira, alguns plásticos, folhagem seca, estrume e resíduos municipais são todos exemplos de matéria orgânica potencial utilizada neste processo. O biogás queima facilmente e sem gerar muita poluição e pode ser usado para produzir eletricidade verde. Se comprimido, também pode ser usado para alimentar veículos. O biobutanol pode ser usado diretamente como substituto da gasolina sem nenhuma alteração. Ele é derivado da fermentação de bactérias e algas; os altos custos de produção, no entanto, continuam sendo uma barreira para seu uso mais difundido.
Além de serem provenientes de recursos renováveis, quais outros benefícios os biocombustíveis têm sobre os combustíveis fósseis?
EM:Os biocombustíveis emitem menos CO2 se a pegada de CO2 de baixa produção for mantida do poço à roda e tiver densidades energéticas próximas aos combustíveis fósseis. E, dependendo do tipo, os biocombustíveis contêm menos ou até mesmo nenhum composto de enxofre. Como os biocombustíveis são feitos de materiais renováveis, eles são frequentemente considerados nas metas de redução de emissões de GEE e, portanto, subsidiados com mais facilidade, contribuindo para seu uso intensivo no setor de transporte e uso crescente nos setores de aviação e marítimo. O biodiesel, considerado um substituto do diesel de queima limpa, pode ser usado como uma mistura em motores a diesel sem modificação; com modificações no motor, o biodiesel pode ser usado a 100 por cento. O bioetanol como etanol desidratado (99,8% de vol.) pode ser misturado como porcentagem sem modificações no motor, normalmente até 10 ou 15%, enquanto o bioetanol como álcool anidro (95-96% de vol.) pode substituir uma porcentagem de 0-85% de gasolina em motores flex-fuel, que são comuns no Brasil.
BH: À medida que crescem, é claro, as matérias-primas vegetais absorvem dióxido de carbono da atmosfera. Outro fator a considerar são os subprodutos ou derivados que são criados a partir da produção de biocombustíveis. Por exemplo, a produção de biodiesel resulta em glicerol ou glicerina, que pode ser utilizada em fertilizantes e na alimentação animal e, com posterior purificação, em alimentos, produtos farmacêuticos e cosméticos. Se baseado na colza (canola), o processo de biodiesel produz farinha de colza ; e quando se usa soja, é gerada a farinha de soja; ambas contêm minerais e proteínas de alta qualidade e, portanto, são adicionadas à ração de gado, aves e peixes.
EM:Da mesma forma, a produção de etanol à base de milho e cereais cria toneladas de vinhaça, que pode ser usada na alimentação animal, de preferência como grãos secos de destilaria com solúveis (DDGS). Alternativamente, é possível usar a biomassa como fonte de combustível renovável, produzindo energia elétrica e calor para este processo, ou para conversão em biometano para uso como combustível.
Fabricantes e consumidores estão procurando maneiras de se afastar da glicerina à base de óleo mineral. A produção de biodiesel atende essa demanda, criando glicerina verde como derivado, que é então utilizada para fabricar os tipos de produtos domésticos e de cuidados pessoais que as pessoas procuram atualmente". - Barbara Harten, Gerente de Aplicação, Renováveis, GEA
- Barbara Harten, Gerente de Aplicação, Renováveis, GEA
A GEA tem credenciais de longa data quando se trata de produção e processamento de biocombustíveis. Que soluções a GEA oferece aos produtores deste setor?
EM: Em termos de produção de bioetanol , a GEA oferece tecnologias e soluções-chave que cobrem todos os aspectos principais do processo nuclear, incluindo: moagem e maceração de matéria-prima, liquefação, sacarificação, fermentação, destilação, desidratação, bem como decantadores , secadores e evaporadores para separar e secar o DDGS, além de conceitos de reciclagem/polimento de condensado para minimizar os fluxos de resíduos e economizar água do processamento. A competência da GEA está demonstrada na construção de grandes usinas de bioetanol ao redor do mundo, algumas alcançando capacidades de até 500.000 litros por dia em um trem. Nossas soluções otimizam o consumo de energia ao reusar a energia térmica envolvida ou utilizar os princípios das bombas de calor patenteadas com recompressão mecânica de vapor.
BH:As capacidades do nosso biodiesel inclui a conversão de óleos e gorduras em biodiesel, bem como o pré-tratamento para purificar as matérias-primas brutas. A GEA também tem soluções para desintegração de sabão via separação, recuperação de metanol e evaporação de água para isolar o glicerol para revenda ou reuso em plantas.
Separador RSE e RSI da GEA para degomagem, neutralização e desenceramento de óleos e gorduras vegetais e animais para garantir a produção de óleo de alta qualidade para produção de biodiesel, incluindo biocombustíveis avançados como o HVO.
Nossas linhas de processo de pré-tratamento, que incluem nossos mundialmente conhecidos Separadores RSE e RSI da GEA, apoiam os processos de refino químico e físico:
- eliminando ceras, tornando o biodiesel mais estável em tempos frios
- removendo impurezas para melhorar a qualidade da glicerina
- removendo gomas que causam incrustações no processamento térmico da glicerina
- removendo ácidos graxos livres, reduzindo a quantidade de matéria de glicerina não-orgânica
- eliminando fosfatos nas águas residuais, reduzindo os custos de descarte
O decantador GEA para decantação de vinhaça na produção de bioetanol assegura uma alta porcentagem de matéria seca (até 35%), reduzindo os custos de secagem e ao mesmo tempo minimizando a incrustação. A vinhaça, quando combinada com levedura e depois seca, cria o DDGS, um derivado rico em proteínas que pode ser usado na alimentação animal.
A GEA detém uma patente para o processo de neutralização do álcool utilizado durante o pré-tratamento antes do processamento de biodiesel. E temos outra pendente, que reduzirá os monoglicerídeos e o consumo de catalisadores (<0,30 por cento de economia de catalisadores) na produção de biodiesel, reduzindo os custos de processamento. Nosso portfólio e nossa experiência na produção de biodiesel e bioetanol nos permite gerenciar a instalação de linhas de processamento completas para os clientes, estabelecendo a ligação com terceiros, conforme necessário, para garantir a eficiência e o comissionamento de acordo com o cronograma.
Há muito debate sobre as matérias-primas alimentares que contribuem para as mudanças no uso da terra e desviam recursos da alimentação de uma crescente população global. Até que ponto a indústria está desenvolvendo biocombustíveis avançados e qual o grau de suporte da GEA nesta área?
BH:A discussão está em curso, e é claro que você precisa considerar toda a cadeia de valor, incluindo insumos, quando se trata do cultivo de matérias-primas para biocombustíveis, assim como transporte, processamento, etc. Em termos de desenvolvimento de biocombustíveis avançados a partir de resíduos (humanos ou animais) e matéria seca vegetal, isto tem sido ampliado com sucesso em vários mercados. Na Finlândia, por exemplo, que é um país sem recursos de gás ou petróleo, produtos à base de madeira e biomassa florestal são utilizados para produzir biocombustíveis avançados sustentáveis. A quota total de energia dos biocombustíveis avançados no transporte rodoviário deve chegar a 10% até 2030. Da mesma forma, eles estão usando esses combustíveis avançados para produzir plásticos e adesivos mais sustentáveis, que melhorem a pegada ambiental de suas embalagens e materiais de construção.
Na GEA temos visto um aumento de clientes, particularmente na UE e nos EUA, produzindo "diesel renovável" ou HVO produzido a partir de gordura animal e óleo de cozinha usado. O HVO foi introduzido em 2005, onde era produzido exclusivamente a partir de óleo de palma. Hoje, há mais foco na fabricação de HVO a partir de matérias-primas de qualidade relativamente baixa, o que então o qualifica como um biocombustível avançado. Livre de aromáticos, oxigênio e enxofre, o HVO tem altos números de cetano, gerando redução da emissão de NOx, melhor estabilidade de armazenamento e melhores propriedades de fluxo frio, tornando-o adequado para quase todos os motores diesel.
O HVO pode ser usado como combustível puro em operações de frotas (por exemplo, ônibus urbanos, veículos de minas) e também é aprovado para mistura em combustível de aviação. Ter um mercado comercial para reusar esses óleos, incluindo o industrial e pós-consumidor, de gordura de matadouros e de instalações avícolas, por exemplo, também é benéfico, pois significa menos poluição em nossas águas e redes, onde também é mais difícil e caro de gerenciar. Para os processadores, outro grande benefício do HVO é que ele não requer grandes modificações nas instalações de refinaria existentes.
Os separadores da GEA são muito procurados para o pré-tratamento de HVOs, que muitas vezes é necessário para a redução do metal a fim de reduzir e/ou evitar a inativação do catalisador. Atualmente estamos testando as gorduras animais nestas áreas; as capacidades destes óleos e gorduras; e analisando sua eficiência para vários clientes globais.
Como um combustível renovável, o biodiesel tem uma pegada ambiental muito reduzida quando comparado ao diesel convencional. O baixo teor de enxofre e o fato de produzir menos matéria particulada, ter maior lubricidade e ser biodegradável, torna-o uma melhor opção para o meio ambiente". - Barbara Harten, Gerente de Aplicação, Renováveis, GEA
- Barbara Harten, Gerente de Aplicação, Renováveis, GEA
Os veículos elétricos (VE) afetarão a produção de biocombustíveis?
EM:A adesão aos VE aumentou tremendamente em 2019; não obstante, eles alcançaram apenas cerca de 2% do mix de transporte global. Como o tamanho e a capacidade das baterias dos VE continuam sendo um obstáculo para veículos rodoviários pesados e de longo curso, incluindo caminhões refrigerados, assim como embarcações marítimas e aviões, o uso de biocombustíveis está aumentando nestes setores, com mais mercados procurando utilizar materiais ricos em biomassa reciclada. Embora manter o custo dos biocombustíveis competitivo com os combustíveis fósseis continue sendo importante, pelo menos a médio prazo, os mercados com metas claras para reduzir as emissões continuarão ou começarão a subsidiar os produtores até que a indústria alcance pontos críticos de oferta e procura.
