Avaliação tecno-econômica da produção de biodiesel utilizando subproduto como matéria-prima e hidrotalcita-hidroxiapatita como catalisador
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v11i4.26977Palavras-chave:
Biodiesel; Custos de investimento de capital; Avaliação econômica; Catálise heterogênea; Transesterificação.Resumo
O biodiesel é uma das principais fontes de energia renovável que podem ser obtidas a partir de óleos e gorduras por transesterificação. No entanto, o biodiesel obtido a partir de óleos vegetais como matéria-prima é caro. Assim, uma matéria-prima alternativa e barata, como destilado de desodorização de óleos vegetais (DDOV) pode ser usado como matéria-prima para a produção de biodiesel. Neste estudo, análises técnico-econômicas foram realizadas no processo de produção de biodiesel usando DDOV como matéria-prima e hidrotalcita-hidroxiapatita como catalisador heterogêneo. Foram considerados quatro diferentes cenários para a avaliação técnica econômica do processo de produção de biodiesel: catálise heterogênea, catálise homogênea, redução do fluxo de etanol na corrente de entrada no processo e diferentes proporções da mistura biodiesel:diesel. A produção de biodiesel apresentou uma taxa interna de retorno (TIR) positiva, e em comparação com a taxa mínima de atratividade (TMA), apresentou-se viável economicamente a partir dos preços de venda das receitas praticadas. Nas análises de sensibilidade, observou-se que o preço de aquisição do catalisador foi o fator mais crítico na análise econômica da planta simulada. Utilizando diferentes catalisadores, um estudo comparativo mostrou que o catalisador heterogêneo torna o processo menos caro com as etapas de purificação. Desta forma, pode-se concluir que os resultados obtidos a partir deste estudo podem abrir caminhos para novos desenvolvimentos no processo de biodiesel em relação ao uso de matéria-prima residual e novos materiais para ser usados como catalisador.
Referências
Aboelazayem, O., Gadalla, M., & Saha, B. (2018). Design and simulation of an integrated process for biodiesel production from waste cooking oil using supercritical methanolysis. Energy, 161, 299-307.
Almeida, L. A., Bôas, R. N. V., & Mendes, M. F. (2021). Process simulation of biodiesel production from vegetable oil deodorization distillate using hydrotalcite-hydroxyapatite as catalyst. Research, Society and Development, 10(6), e15210615452.
Ambat, I., Srivastava, V., & Sillanpää, M. (2018). Recent advancement in biodiesel production methodologies using various feedstock: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 90, 356-369.
ANP - Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis. (2021). Biocombustíveis: Biodiesel. <http://www.anp.gov.br>.
Ashraful, A. M., Masjuki, H. H., Kalam, M. A., Fattah, I. R., Imtenan, S., Shahir, S. A., & Mobarak, H. M. (2014). Production and comparison of fuel properties, engine performance, and emission characteristics of biodiesel from various non-edible vegetable oils: A review. Energy Conversion and Management, 80, 202-228.
Atabani, A. E., Silitonga, A. S., Ong, H. C., Mahlia, T. M. I., Masjuki, H. H., Badruddin, I. A., & Fayaz, H. (2013). Non-edible vegetable oils: a critical evaluation of oil extraction, fatty acid compositions, biodiesel production, characteristics, engine performance and emissions production. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 18, 211-245.
BIOMERCADO. (2021). Centro de Referência da Cadeia de Produção de Biocombustíveis Para Agricultura Familiar. http://www.biomercado.com.br.
Brasil, H., Pereira, P., Corrêa, J., Nascimento, L., Rumjanek, V., Almeida, V., & Rodrigues, E. (2017). Preparation of hydrotalcite–hydroxyapatite material and its catalytic activity for transesterification of soybean oil. Catalysis Letters, 147(2), 391-399.
Cao, Y., Doustgani, A., Salehi, A., Nemati, M., Ghasemi, A., & Koohshekan, O. (2020). The economic evaluation of establishing a plant for producing biodiesel from edible oil wastes in oil-rich countries: Case study Iran. Energy, 213, 118760.
CEDAE. (2021). <https://www.cedae.com.br>.
Coral, N., Brasil, H., Rodrigues, E., da Costa, C. E., & Rumjanek, V. (2019). Microwave-modified hydrotalcites for the transesterification of soybean oil. Sustainable Chemistry and Pharmacy, 11, 49-53.
Cruz, R. P., Ferreira, F. B., & Rodrigues, F. D. Á. (2017). Simulação e análise econômica da produção de biodiesel a partir de óleo de macaúba. The Journal of Engineering and Exact Sciences, 3(3), 533-560.
Dabdoub, M. J., & Bronzel, J. L. (2009). Biodiesel: visão crítica do status atual e perspectivas na academia e na indústria. Quimica Nova, 32(3), 776–792.
De Lima, A. L., Ronconi, C. M., & Mota, C. J. (2016). Heterogeneous basic catalysts for biodiesel production. Catalysis Science & Technology, 6(9), 2877-2891.
Essamlali, Y., Amadine, O., Larzek, M., Len, C., & Zahouily, M. (2017). Sodium modified hydroxyapatite: Highly efficient and stable solid-base catalyst for biodiesel production. Energy Conversion and Management, 149, 355-367.
Haas, M. J., Mcaloon, A. J., Yee, W. C., & Foglia, T. (2006). A process model to estimate biodiesel production costs. Bioresource Technology, 97, 671–678.
Haihang Industry Co., Ltda. (2021). < https://haihangchem.com>.
Hexis Científica. (2021). <https://www.hexis.com.br>.
Guarieiro, L. L. N., Pinto, A. C., Aguiar, P. F., & Ribeiro, N. M. (2008). Determination of biodiesel percentage in biodiesel:diesel mixtures using mid-infrared. Química Nova, 31(2), 421-426.
Karmee, S. K., Patria, R. D., & Lin, C. S. K. (2015). Techno-Economic Evaluation of Biodiesel Production from Waste Cooking Oil - A Case Study of Hong Kong. International Journal of Molecular Sciences, 16, 4362-4371.
Light Energia. (2021). <https://www.light.com.br>.
Lotero, E., Liu, Y., Lopez, D. E., Suwannakarn, K., Bruce, D. A., & Goodwin, J. G. (2005). Synthesis of biodiesel via acid catalysis. Industrial & Engineering Chemistry Research, 44(14), 5353-5363.
Lugovskoy, S., Weiss, D., Tsadok, U., & Lugovskoy, A. (2016). Morphology and antimicrobial properties of hydroxyapatite-titanium oxide layers on the surface of Ti-6Al-4V alloy. Surface & Coatings Technology, 301, 80-84.
Mansir, N., Taufiq-Yap, Y. H., Rashid, U., & Lokman, I. M. (2017). Investigation of heterogeneous solid acid catalyst performance on low grade feedstocks for biodiesel production: A review. Energy Conversion and Management, 141, 171-182.
Mendes, M. F., Pessoa, F. L. P., & Uller, A. M. C. (2002). An economic evaluation based on an experimental study of the vitamin E concentration present in deodorizer distillate of soybean oil using supercritical CO2. The Journal of Supercritical Fluids, 23, 257-265.
Mishra, V.K., & Goswami, R. (2018). A review of production, properties and advantages of biodiesel. Biofuels, 9(2), 273-289.
Navajas, A., Campo, I., Moral, A., Echave, J., Sanz, O., Montes, M., Odriozola, J.A., Arzamendi, G., & Gandía, L.M. (2018). Outstanding performance of rehydrated Mg-Al hydrotalcites as heterogeneous methanolysis catalysts for the synthesis of biodiesel. Fuel, 211, 173–181.
Nowicki, J., Lach, J., Organek, M., & Sabura, E. (2016). Transesterification of rapeseed oil to biodiesel over Zr-dopped MgAl hydrotalcites. Applied Catalysis A-General, 524, 17–24.
Perry, R.H., Green, D., & Perry, Y. (1999). Chemical Engineers. Handbook, (6a ed.), McGraw-Hill.
Peters, M., Timmerhaus, K., & West, R. (2003). Plant Design and Economics for Chemical Engineers, (3a ed.), McGraw-Hill Europe.
Pinto, B. F., Garcia, M. A. S., Costa, J. C. S., De Moura, C. V. R., De Abreu, W. C., & De Moura, E. M. (2019). Effect of calcination temperature on the application of molybdenum trioxide acid catalyst: screening of substrates for biodiesel production. Fuel, 239, 290-296.
Ramos, L. P., Kothe, V., César-Oliveira, M. A. F., Muniz-Wypych, A. S., Nakagaki, S., Krieger, N., Wypych, F., & Cordeiro, C. S. (2017). Biodiesel: Raw Materials, Production Technologies and Fuel Properties. Revista Virtual de Química, 9(1), 317-369.
Receita Federal. 2021. <https://www.gov.br/receitafederal>.
Rodrigues, E., Brasil, H., Barros, T., Pereira, C., Dos Reis, M. A. L., & Almeida, O. (2018). Synthesis and characterization of hydrotalcite-hydroxyapatite material doped with carbon nanotubes and its application in catalysis of transesterification reaction. Cerâmica, 64, 166-175.
Rincón, L. E. ; Jaramillo, J. J. ; & Cardona, C. A. (2014). Comparison of feedstocks and technologies for biodiesel production: An environmental and techno-economic evaluation. Renewable Energy, 69, 479e487.
Sajid, Z., Khan, F., & Zhang, Y. (2016). Process simulation and life cycle analysis of biodiesel production. Renewable Energy, 85, 945e952.
SENGERJ. 2021. Sindicatos dos Engenheiros do Estado do Rio de Janeiro. < http://www.sengerj.org.br/>.
SINDQUIMBRU. 2021. Sindicatos dos Trabalhadores da Industria Química e Farmacêutica. .
Singh, D., Sharma, D., Soni, S.L., Sharma, S., Sharma, P. K., & Jhalani, A. (2020). A review on feedstocks, production processes, and yield for different generations of biodiesel. Fuel, 262, 116553.
Su, F., & Guo, Y. (2014). Advancements in solid acid catalysts for biodiesel production. Green Chemistry, 16(6), 2934-2957.
Tran, H. L., Ryu, Y. J., Seong, D. H., Lim, S. M., & Lee, C. G. (2013). An effective acid catalyst for biodiesel production from impure raw feedstocks. Biotechnology and Bioprocess Engineering, 18(2), 242-247.
Vilas-Bôas, R. N., Da Silva, L. L., Fernandes, L. D., Augusto, B. L., & Mendes, M. F. (2020). Study of the Use of Hydrotalcite–Hydroxyapatite as Heterogeneous Catalysts for Application in Biodiesel Using By-Product as Raw Material. Catalysis Letters, 150, 3642-3652.
Wang, L., Du, W., Liu, D., Li, L., & Dai, N. (2006). Lipase-catalyzed biodiesel production from soybean oil deodorizer distillate with absorbent present in tert-butanol system. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 43(1-4), 29-32.
West, A. H., Posarac, D., & Ellis, N. (2008). Assessment of four biodiesel production processes using HYSYS. Plant. Bioresource Technology, 99(14), 6587-6601.
Xie, W., Han, Y., & Tai, S. (2017). Biodiesel production using biguanide-functionalized hydroxyapatite-encapsulated-γ-Fe2O3 nanoparticles. Fuel, 210, 83-90.
Yin, X., Duan, X., You, Q., Dai, C., Tan, Z., & Zhu, X. (2016). Biodiesel production from soybean oil deodorizer distillate usingcalcined duck eggshell as catalyst. Energy Conversion and Management, 112, 199-207.
Zhang, Y., Dube, M., McLean, D., & Kates, M. (2003). Biodiesel production from waste cooking oil: 1. Process Design and Technological Assessment. Bioresource Technology, 89(1), 1-16.
Zhang, Y., Dubé, M. A., Lean, D. D., & Kates, M. (2003). Biodiesel production from waste cooking oil: 2. Economic assessment and sensitivity analysis. Bioresource Technology, 90, 229-240.
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