Reator (6)

A estrutura desta imagem sustentará os módulos principais do reator, produzida em metalon é forte o suficiente para aguentar o peso dos recipientes quando estiverem carregados com óleo e insumos cujo peso total poderá alcançar quase meia tonelada.

Reator (5)

Nesta imagem a tampa do reator.

No centro há uma pequena abertura para uma eventual adição de insumos ou qualquer tipo de intervenção que seja necessária durante o processo.

Quanto as duas pequenas saídas, uma se destina ao condensador para recuperação do metanol e a outra para o suspiro.

Esta tampa é confeccionada em inóx e deve ser bem vedada.

Reator (4)

Aqui temos parte do sistema de tubos confeccionados em inóx, além dos registros e conexões.

Na parte inferior da imagem está o cilindro que abrigará a resistência elétrica, a função deste dispositivo é isolar a resistência dos reatores apenas por uma questão de segurança, ele será instalado depois da bomba hidráulica e antes da entrada de circulação.

Reator (3)

Nesta imagem temos a disposição dos reatores da forma como ficarão montados sobre a estrutura de sustentação, esta simulação também serve para confirmar as medidas da tubulação em inox que será responsável pela circulação do biodiesel e insumos pelo sistema.

Reator (2)

Esta é a dorna principal onde ocorre a reação de transesterificação, tem capacidade para processar 200 litros por batelada, a tampa possui vedação e respiro para direcionar e afastar os gases que são produzidos durante a reação.

O fundo é cônico e possui uma saída com rosca de 3/4 para adaptação da tubulação.

As entradas de recirculação e produtos químicos podem ser adaptadas na tampa ou na lateral do cilindro na parte superior.

Reator

Este é o início da construção do reator para produção do biodiesel, na foto é possível ver os cilindros de fundo cônico sendo confeccionados em aço inox.

Nestes cilindros ocorrerão as reações onde se produz o metóxido de sódio e o biodiesel.

Em breve estarão disponíveis mais informações sobre o reator.

Laboratório (parte 5)

Aqui uma amostra após a separação da glicerina, lavagem, secagem e filtragem. Esta amostra é absolutamente translúcida e está pronta para o consumo.

Enviar amostras para analise em um laboratório especializado em combustíveis é uma boa opção para garantir a qualidade. Não é necessário realizar todos os testes exigidos pela ANP, basta apenas saber se o biodiesel está em condições adequadas para ser consumido sem causar danos ao motor.

Laboratório (parte 4)

Este é um outro exemplo da separação da glicerina e do biodiesel.

Laboratório (parte 3)

Primeiro teste de separação das fases, na parte debaixo em cor mais escura temos a glicerina e na parte de cima biodiesel que ainda passaria por um processo de limpeza.

Laboratório (parte 2)

Esta é outra imagem do laboratório com alguns testes de purificação do óleo de fritura.

Laboratório (parte 1)

Por não ter encontrado alguém que pudesse ensinar a fazer o biodiesel construí um laboratório simples para realizar testes com as poucas informações que obtive no começo até conseguir fazer o biodiesel.
Foi demorado, foram vários testes, mas depois de alguns meses já estava produzindo o biodiesel sem grandes dificuldades, e para saber se está dentro do padrão de qualidade para ser queimado em um motor basta enviar as amostras para um laboratório e fazer uma analise.
Para que se possa ter uma idéia vou postar umas fotos do laboratório que montei, apesar de precário era suficiente.

Protocolo Experimental - Biodiesel

Se você tem curiosidade de conhecer de perto o Biodiesel, ai vai uma receita simples, entretanto, serve apenas como uma experiência.

Atenção!!!

Os produtos químicos utilizados neste processo são PERIGOSOS e exigem extremo cuidado em sua manipulação, portanto, utilize equipamentos de segurança como luvas, óculos, e máscara.

A mistura do metanol com a soda cáustica forma uma base muito forte chamada metóxido de sódio e é extremamente corrosiva, além de produzir gases tóxicos.

Mas se você for cuidadoso e utilizar os materiais corretos poderá obter sucesso em sua experiência sem correr riscos.

Se for menor de idade peça o acompanhamento de um adulto.

Esta experiência se aplica somente ao óleo vegetal novo.

Reagentes:

• 1 litro de óleo vegetal (novo)
• 3,5 gramas de soda cáustica (NaOH)
• 220ml de metanol

Material:

• Balança de precisão
• Vidro com tampa para mistura do metóxido 500ml
• Vidro para preparação do biodiesel 1 litro
• Garrafa Pet 2 litros
• Termômetro
• Ebulidor elétrico

Procedimento:

• Com muito cuidado dissolver a soda cáustica no metanol até que as escamas desapareçam por completo, esta reação libera calor.
• Com o ebulidor aqueça o óleo vegetal no vidro até 60 graus, controle a temperatura com o termômetro e jamais permita que ultrapasse este valor. (o metanol evapora acima desta temperatura)
• Adicione o metóxido no óleo aquecido e agite por 20 minutos.
• Corte o fundo da garrafa pet e coloque em um apoio, ela será usada como decantador.
• Coloque o óleo na garrafa pet e deixe decantar por 8 horas, após este período deverá ocorrer a separação da glicerina e do biodiesel.
• A fase de cima é biodiesel e a debaixo é glicerina.

Esta é apenas uma experiência simples, para ser utilizado em motores diesel deve ainda ser submetido a outras etapas para garantir a qualidade.

Para óleos usados em frituras o processo é diferente e com maior nível de complexidade.

PRODUÇÃO DE BIODIESEL EM PEQUENA ESCALA PARA CONSUMO PRÓPRIO

Matéria Prima

Óleo Vegetal Usado – OVU
Fornecedores
Padarias, Lanchonetes, Restaurantes, Indústrias alimentícias, Residências
Logística

Desenvolvimento de um projeto de coleta do OVU para incentivar a participação dos estabelecimentos. Planejamento da rota a ser percorrida para coleta, períodos de coleta, tipo de transporte conforme demanda e custos.

Primeira etapa: Planejar forma de abordagem, conscientização e conquista da colaboração dos fornecedores de OVU. As visitas podem ser realizadas separando-se por bairros ou mesmo diretamente nas possíveis unidades fornecedoras previamente escolhidas, contatos prévios por telefone também podem ser realizados.

Segunda etapa: Distribuir os recipientes de coleta nas unidades colaboradoras, consultar informações sobre os períodos de retorno para troca dos recipientes quando já estiverem cheios.

Terceira etapa: Definição do meio de transporte adequado e da rota a ser percorrida entre os estabelecimentos para otimização dos custos do sistema de coleta conforme os períodos estimados para retorno.

Estoque
O OVU recolhido poderá ser armazenado em bombonas plásticas ou tonéis metálicos, de preferência limpos e secos, podendo-se inclusive aproveitar este período para decantação de resíduos e água. O número de bombonas ou tonéis poderá variar de acordo com a quantidade a ser estocada.

Insumos Necessários
Metanol
Soda Cáustica/ Potassa Cáustica
Resina iônica (opção para otimizar o processo – seu uso não é obrigatório)
Água


UNIDADE DE PROCESSAMENTO

Sistema de Pré-tratamento

Este sistema é necessário para retirar impurezas, restos de alimentos, água e outras matérias que possam interferir na reação de transformação do OVU em combustível. A importância do beneficiamento consiste no fato de que o OVU é proveniente de várias fontes e usos diferentes e para que a reação ocorra com o melhor aproveitamento ele deverá estar o mais homogêneo possível.
O sistema poderá ser montado utilizando-se apenas bombonas plásticas, tonéis metálicos ou dornas em inox, os filtros podem ser encontrados no mercado ou feitos de forma econômica utilizando-se tecidos próprios. Alem destes serão necessários alguns metros de tubulação ou mangueiras, registros e bombas hidráulicas.
Etapas: Separação de impurezas, decantação, aquecimento (em temperatura adequada), filtração (de duas a cinco vezes) e opcionalmente nova etapa de decantação se houver períodos longos entre o pré-tratamento e o processamento.

Equipamentos: ( para 200L)
Tonel metálico ou inox (200L) - 1
Bombonas (200L) – 6
Mangueiras (3/4) - (a metragem pode sofrer variações devido as condições de instalação)
Registros (3/4) – 6 mais adaptadores para mangueiras - 12
Tubo em inox ou cobre (1m) para saída do sistema de aquecimento
Sistema de aquecimento (gás, vapor, lenha ou energia elétrica)
Abraçadeiras
Bombas Hidráulicas (1/2 cv) *O número de bombas pode sofrer variação, entretanto deve-se observar a possibilidade do uso da gravidade para transposição de fluidos entre os recipientes eliminando-se o custo em aquisição de equipamentos, manutenção e principalmente consumo de energia.


Sistema de Processamento

O reator é onde se realiza o processo de transesterificação, este é o ponto mais crítico do sistema, onde a qualidade do OVU utilizado irá influenciar diretamente no resultado do processo, na quantidade de insumos utilizados e na qualidade do produto final. Além das características do óleo a ser processado a mistura dos reagentes químicos deverá ser observada com a devida precisão e extremo cuidado, alem de aspectos como titulação, temperatura adequada e tempo necessário para reação.
A complexidade da unidade de processamento (reator) dependerá diretamente dos investimentos realizados em sua construção, podendo ser operada de forma totalmente manual (que exigirá maior conhecimento do operador), semi-automática (com controle de tempo e temperatura) ou totalmente automática (basta apenas acrescentar os insumos e a matéria prima).
O reator pode ainda possuir uma unidade de recuperação do metanol por processo de destilação permitindo a reutilização e consequentemente reduzindo o custo de operação, entretanto, exige maior investimento na construção do reator.
No final do processo de transesterificação restarão o biodiesel e a glicerina que deverão ser separados, a glicerina pode ser transformada em produtos de limpeza, já o biodiesel deverá ainda sofrer um processo de purificação.
A purificação é realizada através de lavagem com água, produtos químicos ou resinas iônicas. A lavagem com água é a forma mais complexa de purificação por exigir muito cuidado para que não se perca o biodiesel e pela necessidade de ser realizada várias vezes, gerando efluentes que deverão ser tratados. Produtos químicos também são responsáveis pela geração de efluentes além do custo. Por fim as resinas iônicas, que possuem um custo de aquisição mais alto e necessitam da instalação de colunas de filtração no reator, mas podem ser reutilizadas varias vezes, não geram resíduos e garantem a qualidade do biodiesel pela alta eficiência na retenção de resíduos químicos.

Equipamentos para montagem de reator simples 200L por batelada, manual, aquecimento elétrico.

Tanque inox 250L
Tanque inox 75L
Resistencias Elétricas
Bombas Hidraulicas
Tubulação inox
Registros
Medidor de nível
Termometro
Sustentação da estrutura em metalon
Mangueiras Cristal
Filtro
Quadro de comando
Cabos elétricos
Interruptores
Termostato
Timer
Válvulas

Estoque
O biodiesel produzido poderá ser estocado em bombonas de 1000L por sua praticidade e custo baixo.

Sistema de Segurança e Proteção Individual

O manuseio de combustíveis e produtos químicos exige um sistema de prevenção de incêndio com extintores de pó químico e hidrantes ou springles, a área onde será instalada a unidade de processamento deverá estar preparada para que eventuais vazamentos sejam retidos com a construção de muretas ao redor e inclinação para direcionamento dos fluídos a um tanque de recolhimento.
O sistema elétrico deve ser protegido.
O operador deverá utilizar os EPI´s necessários, os produtos químicos manuseados possuem nível de periculosidade elevado e podem causar danos sérios. Luvas, óculos de proteção, mascara para gases orgânicos, botas e jaleco de algodão.

Equipamentos:
Luvas de látex
Óculos de proteção
Mascara para gases orgânicos
Jaleco de algodão
Botas

Instalações
A área para a instalação da unidade de processamento deverá ter seu tamanho adequado as necessidades de produção e estoque, deverá dispor de instalações hidráulicas e elétricas, boa ventilação, coberta e protegida de sol, chuva e ventos fortes. Aconselha-se o uso de materiais não combustíveis na construção da estrutura de abrigo.

Qualidade do biodiesel

O biodiesel pode ser produzido de varias formas diferentes, a transesterificação que é a mais comum e simples será mais abordada por ser a de menor custo e o nosso objetivo aqui é tornar viável a produção do combustível em pequenas unidades de processamento a partir de produtos que possam ser reciclados.

O que realmente nos interessa neste espaço dedicado ao pequeno produtor são as matérias primas provenientes de fontes cujo custo seja bem menor, como exemplo, os óleos vegetais já utilizados na cozinha ou gorduras animais produzidas em abatedouros.

Como já sabemos estes produtos quando descartados no meio ambiente de forma incorreta contribuem para o aumento da poluição quando na verdade poderiam estar sendo utilizados para produzir energia.

A maior dificuldade da produção em pequena escala com materiais recicláveis é o controle da qualidade que deve ser observado para evitar danos aos motores que utilizarão o biodiesel.

As normas internacionais de controle de qualidade, que são bastante rígidas são exigidas apenas para os grandes produtores que participam dos leilões realizados pela ANP onde a produção é adquirida apenas pela Petrobras para as misturas ao diesel mineral conforme programa do Governo Federal brasileiro, sendo a venda entre particulares totalmente proibida.

Entretanto o pequeno produtor, rural ou urbano, pode produzir o biodiesel para consumo próprio mas deve observar a qualidade de forma criteriosa, pois os óleos provenientes de fontes recicláveis possui maior nível de impurezas e composições químicas diferenciadas, o que exige um pré-tratamento e maior observância no uso do catalizador que certamente sofrerá variações em sua quantidade conforme a qualidade do óleo a ser processado em cada batelada.

O controle de características como viscosidade, combustibilidade, ponto de névoa, ponto de fulgor, índice de cetanos, nível de impurezas, sabões e restos de produtos químicos utilizados na reação, entre outros vários itens deve ser realizado em laboratório capaz de identificar estes fatores afim de que sejam corrigidos.

A acidez pode afetar as peças internas dos motores causando danos por corrosão, já a viscosidade interfere diretamente no funcionamento da bomba injetora e cada um destes itens interfere de uma forma diferente no funcionamento do motor.

Alguns testes são muito importantes para o biodiesel e devem ser realizados para o cumprimento das seguintes especificações:

- Água e Sedimentos
- Cinzas
- Glicerina Total e Livre
- Resíduo de Carbono
- Acidez
- Corrosividade

A lavagem do biodiesel ao final da reação também é um processo importante que ajuda no controle da qualidades, podendo até ser substituído pelo uso de resinas adsorventes porem com custo superior.

O processo de lavagem deve ser realizado com certos cuidados, mas este assunto será abordado mais adiante nos próximos tópicos.

Produção para consumo próprio

Produzir biodiesel para consumo próprio já é uma realidade em vários municípios brasileiros, tanto na zona rural utilizando óleos vegetais ou gorduras animais como na zona urbana através da reciclagem de óleo usado em fritura de alimentos.

Com a utilização de pequenas usinas é possível realizar o processo de transesterificação mas é importante conhecer bem o processo químico para que a reação ocorra de modo a produzir um combustível de qualidade.

No caso de óleos já utilizados na cozinha para frituras é necessário fazer um pré-tratamento afim de eliminar toda a água e outras partículas contaminantes que podem interferir na reação e na qualidade final do produto, para isso é necessário um sistema que seja capaz de filtrar, decantar e retirar a agua presente no óleo.

Processo de produção

O Biodiesel pode ser obtido a partir de vários tipos de óleo de origem animal ou vegetal, o uso de plantas oleaginosas como a soja, por exemplo, é o mais comum no Brasil, entretanto é possível produzir o Biodiesel até mesmo com o óleo utilizado na fritura de alimentos.

A molécula de óleo vegetal é formada por três moléculas de ácidos graxos ligadas a uma molécula de glicerina, o que faz dele um triglicídio.
O processo para a transformação do óleo vegetal em biodiesel chama-se TRANSESTERIFICAÇÃO.

Transesterificação nada mais é do que a separação da glicerina do óleo vegetal. Cerca de 20% de uma molécula de óleo vegetal é formada por glicerina. A glicerina torna o óleo mais denso e viscoso. Durante o processo de transesterificação, a glicerina é removida do óleo vegetal, deixando o óleo mais fino e reduzindo a viscosidade.

Para realizar esta reação utiliza-se um álcool e um catalizador. O álcool mais utilizado é o metanol (álcool metílico) devido ao custo menor em relação ao etanol e o catalizador pode ser tanto a potassa cáustica quanto a soda cáustica.

A reação de transesterificação tambem exige o controle da temperatura para que ocorra de modo perfeito, mas todo este processo exige alguns cuidados devido ao uso de material tóxico.

Ainda ao final da reação é necessário fazer um controle da qualidade do combustível através de um processo de purificação que pode ser por filtração ou lavagem.