Simulação, análise do ciclo de vida e otimização da produção contínua de biodiesel a partir do óleo de soja

Abstract

O petróleo e seus derivados representaram os principais energéticos consumidos no último século, não obstante o fato destes insumos serem finitos e gerarem diversas emissões poluentes, danosos à saúde humana e ao meio ambiente. Aspectos econômicos e ambientais vêm contribuindo para o gradual desuso destes combustíveis e para o crescimento de pesquisas voltadas a energias renováveis e "limpas", como o biodiesel. Sabe-se que o biodiesel é majoritariamente produzido pela reação de transesterificação entre um óleo e um álcool de cadeia curta na presença de um catalisador. A simulação e otimização de processos têm sido ferramentas crescentemente adotadas no desenvolvimento e análise de plantas industriais. Outra ferramenta com grande e recente visibilidade é a análise do ciclo de vida (ACV), pois permite identificar e avaliar impactos ambientais na geração de um produto. A presente dissertação reproduziu e validou o processo de produção contínua de biodiesel a partir do óleo de canola descrito por Zhang et al. (2003) através do uso do software UniSim Design R390®. Visando tornar tal processo próximo à realidade nacional, alterou-se a molécula de trioleína (óleo de canola) pela trilinoleína (óleo de soja) através do uso dos métodos preditivos de Constantinou & Gani (1994) e (1995). Uma modificação no reator de conversão fixa foi realizada com base nos dados experimentais de Noureddini & Zhu (1997). Posteriormente, efetuou-se a ACV do sistema cultivo de soja/ produção do óleo de soja/produção de biodiesel a fim de identificar os pontos ambientalmente críticos. Na otimização, a maximização da vazão de biodiesel foi adotada como função objetivo, o modelo das equações de balanço de massa e energia do UniSim como restrições de igualdade e a menor relação possível entre o hidróxido de sódio e óleo de soja como restrição de desigualdade. Houve aumento de 10,66% na taxa da reação de transesterificação, superando a conversão fixa proposta pelo artigo base. A vazão de biodiesel teve um acréscimo de 80,00 kg/h enquanto a vazão mássica de NaOH reduziu 1,06 kg/h. Ademais, observou-se um decréscimo em todas as categorias de impacto da ACV adotadas nesta dissertação após a otimização, indicando que os objetivos estabelecidos foram atingidos.