Com a produção em alta, o biodiesel tem nos sistemas filtrantes um grande auxiliar para chegar ao padrão de pureza e qualidade

por Tiago Dias

A pesquisa em torno do biodiesel vem desde o início do século passado. De lá pra cá, foram muitos estudos para engendrar esta que é a opção de combustível biodegradável, derivado especialmente de fontes renováveis. Porém, o mercado de biodiesel começou a ser estruturado no Brasil somente em 2005, logo depois do lançamento do Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel. Por esse motivo, alguns processos ainda estão em fase de adaptação e testes, seja na questão do abastecimento do veículo ou até mesmo no know-how de produção - como a utilização e o aumento da demanda dos filtros para obter o produto final puro e com qualidade.
O biodiesel substitui total ou parcialmente o óleo diesel de petróleo em motores ciclodiesel auto-motivos (caminhões, tratores, automóveis, entre outros) ou estacionários (geradores de eletricidade, calor etc.). Pode ser usado puro ou misturado ao diesel em diversas proporções. Por exemplo, se a mistura for de 2%, a solução passa a ser denominada de B2, e assim sucessivamente, até chegar ao biodiesel puro, conhecido como B100.
Segundo a ANP – Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis, desde 1° de janeiro de 2008, o óleo que for comercializado nos 35 mil revendedores de combustível de todo o Brasil deve conter, obrigatoriamente, 2% de biodiesel. A nova regra foi estabelecida pela resolução n°5 do Conselho Nacional de Política Energética (CNPE), de 8 de outubro de 2007, com base no artigo 2°, da Lei n°11.097/2005.
Há dezenas de espécies vegetais no Brasil das quais se pode produzir o biodiesel, tais como mamona, algodão, dendê (palma), girassol, babaçu, amendoim, pinhão manso, soja, canola, nabo e forrajeiro. "Entre as gorduras animais, destacam-se o sebo bovino, o óleo de peixes e de mocotó, a banha de porco e a gordura de frango.
Os óleos e gorduras residuais, resultantes de processamento doméstico, comercial e industrial, também podem ser utilizados como matéria-prima na produção", diz o Engenheiro Químico Max Monte Alverne Maia Neto, Consultor em Biocombustíveis e Oleoquímica e Coordenador do Grupo de Trabalho sobre Biocombustíveis na UNISANTA, em Santos.
Algumas das possíveis fontes de óleos e gorduras residuais são lanchonetes e cozinhas industriais (onde há a fritura de produtos alimentícios), esgotos municipais (onde a nata sobrenadante é rica em matéria graxa) e nas águas residuais de processos de indústrias alimentícias. Tudo isso é reciclagem. Na Grande São Paulo, já há diversas campanhas para arrecadação desses tipos de óleos e gorduras, além de empresas como a Bioauto SP, do Grupo CIE Automotive, que coletam e reciclam o óleo de fritura, ajudando na prevenção do que pode vir a ser um grande problema ambiental, já que 1 litro de óleo de fritura pode contaminar até 1 milhão de litros de água. Com a norma do B2, a expectativa é que, segundo a associação, reduza-se a dependência externa do diesel de 7% para 5%, ou uma economia de US$ 410 milhões em divisas na balança comercial. Nos primeiros 6 meses de 2008, a produção foi de mais de 500 mil m³, contra os 402 mil m³ de todo o ano anterior. Desde 2005, a utilização do biodiesel no Brasil vem crescendo vertiginosamente. E, segundo os profissionais do segmento, vamos precisar de muito mais.

Produção
Há basicamente três tipos de processos diferentes para a produção do biodiesel: craqueamento, esterificação e transesterificação - o mais aplicado.
A seqüência tem início com a usina de biodiesel recebendo a matéria-prima na forma bruta ou já refinada. "Na forma bruta, a matéria-prima passa por um sistema de pré-tratamento para adequação da qualidade em termos de acidez, umidade, gomas, dentre outros parâmetros, para então ser encaminhada ao sistema de transesterificação, onde o óleo vegetal ou o sebo bovino são transformados em biodiesel, através da reação catalítica com metanol. Como co-produtos, são produzidos glicerina, ácido graxo, gomas, entre outros. A separação da glicerina do biodiesel, por exemplo, é feita através de decantadores. Já a matéria-prima refinada segue direto para o sistema de transesterificação, uma vez que já está adequada para a produção do biodiesel", esclarece o Coordenador de Gestão da Produção da Petrobras Bio-combustível, Mauro Silva.

Segundo Max, a transesterificação é o processo mais utilizado atualmente para a produção de biodiesel. "O processo consiste numa reação química dos óleos vegetais ou gorduras de animais com o álcool comum, o etanol, ou o metanol, estimulada por um catalisador, da qual também se extrai a glicerina, produto com aplicações diversas na indústria química", explica, fazendo um comparativo entre a quantidade de matéria-prima necessária: "Para se ter uma idéia, um quilo de óleo vegetal produz cerca de um litro de biodiesel".



Veja acima diagrama simplificado do processo de produção do biodiesel. Os quadrados identificados com o ícone em verde significam as etapas onde são empregados filtros.

Pré-tratamento
Os filtros são peças importantes para a retirada de resíduos diversos, tanto da matéria-prima quanto do biodiesel como produto. Para toda essa necessidade, são utilizados diversos tipos de filtros, levando sempre em consideração o tipo do processo, da matéria-prima e do produto final. A necessidade ocorre inicialmente na extração de óleos vegetais, com o filtro prensa para reter sólidos provenientes do processo de prensagem de grãos, assim como na entrada do sistema de pré-tratamento das matérias-primas brutas para retirada de sólidos em suspensão (cascas e fibras). "São utilizados filtros de placas e, como meio filtrante, a terra diatomácea e sílica. São aplicados também filtros para retirada de traços de terra diatomácea, que por ventura passem no processo", explica Mauro.
Ocorre também no final do sistema de pré-tratamento a instalação de filtros de polimento do óleo tratado, antes de encaminhá-lo para o sistema de transesterificação. "Na etapa de preparação da matéria-prima, utiliza-se filtros pressurizados com placas verticais ou filtros de velas para retenção de sílica no processo de adsorção de sabões, metais e fosfatídeos resultantes do refino do óleo vegetal", detalha Max. Segundo o Engenheiro Químico, algumas matérias-primas contêm ceras e outros componentes insaponificáveis, que devem ser retirados do óleo vegetal. "Para tal, utiliza-se um processo de resfriamento do óleo, cristalização das ceras e posterior filtragem em filtros resfriados pressurizados horizontais", explica.

Excesso de água
Os óleos utilizados na base do biodiesel são higroscópicos por natureza, ou seja, facilmente absorvem e retêm umidade. Sendo assim, deve ser realizado um controle rigoroso da quantidade de água presente. A solução deste problema é bastante simples: os filtros separadores com mídia composta, tipo Hydrocarbon, têm se mostrado bastante eficientes na redução da quantidade de água aos valores estabelecidos por norma.
Por sua vez, o biodiesel é muito mais higroscópico que o próprio óleo diesel. A presença de água no combustível trará, além de perda de potência (o PCI - poder calorífico - será afetado), danos ao sistema de injeção. Sérgio Monteiro, Gerente Geral da Parker Divisão Filtração, conta que é por conta disso que o Filtro Separador de Água, já presente em todos os caminhões, passa a ter papel fundamental. "A separação da água do biodiesel, assim como no óleo diesel, ocorre por coalescência", diz Sérgio.

Remoção de sólidos
Na etapa de purificação dos ésteres, alguns processos utilizam a lavagem a seco, que é realizada com a adição de produtos adsorventes ao biodiesel, para remoção de contaminantes, tais como sais, metais, glicerina residual, sabões oriundos da reação do processo de transesterificação. Por sua vez, os produtos adsorventes são removidos através de filtros bolsa em pequena escala, e filtros pressurizados ou filtro de tambor rotativo a vácuo em larga escala. "Os filtros bolsa filtram os óleos vegetais, glicerina e ácidos graxos. É um processo de segurança, quase sempre fornecidos na configuração duplex.
Removem também traços de auxiliares filtrantes não retidos nos filtros de placas", diz Maurício Biral, da Engenharia de aplicações da Tech Filter.
O Engenheiro Alex Peixoto, da Assistência Técnica da Hydac, explica que além da remoção de sólidos, há ainda a possibilidade de absorção de água livre em certos casos. "Os elementos filtrantes Hydac Betamicron® 4 são compatíveis com alguns tipos de biocombustíveis, podendo ser aplicados sem restrição e com excelente desempenho quando comparados os resultados obtidos com o volume filtrado. Eles poderiam ser utilizados em etapas de filtração mais apuradas na remoção de resíduos sólidos, ainda presentes no processo produtivo do fluido", esclarece.

Polimento e purificação
Terminado o processo de produção e purificação, o biodiesel passa pelo polimento final onde são aplicados os filtros cartucho, antes da estocagem. "Com a finalidade de polir o biodiesel, o filtro cartucho é utilizado após o filtro bolsa ou até substituindo o mesmo", explica Maurício.
Nesta etapa, filtros coalescentes também podem ser instalados para remoção de traços de água, e filtros de placas com sílica e terra diatomácea para a purificação final do biodiesel.
No processo de recuperação e destilação da glicerina, filtros prensa e de outros tipos são aplicados para a retenção de sais e catalisador oriundos da reação de transesterificação. Após a destilação da glicerina, são utilizados filtros com carvão ativado para branqueamento final da glicerina.
Além dos filtros citados, ao longo de todo o processo são instalados filtros cesto para proteção de bombas e equipamentos. "Os filtros cesto, em tela metálica, são frequentes neste tipo de aplicação. A MAHLE está preparada para atender o mercado com filtros cesto simples e duplex, e com elementos inovadores no mercado que podem utilizar mais de uma parede filtrante e assim aumentar a vazão atendida, sem precisar aumentar o tamanho de carcaça ou até mesmo o número de filtros", explica Cristobal Lopez Guerra, da Chefia de Engenharia de Aplicação da MAHLE Filtroil. "A empresa tem investido grandes somas na pesquisa de soluções para a separação de óleos e água, com resultados expressivos e com a expectativa de fornecer soluções inovadoras ao mercado de biocombustíveis", conta.
Na retenção de partículas, pode-se aplicar também os filtros autolimpantes. "A cada dia nossos filtros autolimpantes, concebidos como sistemas à prova de explosão, estão conseguindo reter partículas cada vez menores e, com a vida útil elastecida dos elementos filtrantes e a confiabilidade na automação do sistema, encontrando cada vez mais espaço em diversas etapas da produção dos biocombustíveis", diz Cristobal.
"Finalmente, no que se refere às utilidades de processos industriais, como vapor, ar comprimido, água de caldeiras, água de processo, tratamento de efluentes, nitrogênio para inertização etc, são amplamente utilizados filtros de diversos tipos como já é de conhecimento geral da área industrial", comenta Max. Com relação ao reúso de água, os sistemas de água de resfriamento e água gelada são em circuito fechado. "O sistema de geração de vapor possui sistema de recuperação de condensado, minimizando o consumo de água", esclarece Mauro, da Petrobras. As usinas de biodiesel têm uma Estação de Tratamento de Efluentes para as águas oleosas e demais efluentes líquidos.

Teste de filtros
Os combustíveis em geral, o biodiesel em particular, estão sujeitos à contaminação pelo meio ambiente e manuseio - durante o transporte, transbordo e estocagem -, já que a umidade presente no ar passa a ser uma séria ameaça à qualidade do biodiesel. Para evitar essa contaminação e, consequentemente, a perda de performance do motor, Sérgio Monteiro, da Parker, explica que é necessária atenção nos postos de abastecimento. "O certo seria que cada posto tivesse um filtro desumidificador, instalado no respiro do tanque. Na verdade, isso deveria acontecer em todas as bombas de combustível".

Além disso, Sérgio comenta sobre as etapas de manuseio, que contaminam com particulado sólido. "A aplicação dos filtros separadores de água com mídia composta, tipo Hydrocarbon, também tem se mostrado bastante eficiente na redução do particulado sólido e da água, que se agregaram ao combustível nas saídas dos tanques de armazenamento, no momento em que o biodiesel é transferido do tanque da refinaria para o caminhão", detalha.
Adicionalmente, a Parker e o LADETEL, Laboratório de Desenvolvimento de Tecnologias Limpas da USP de Ribeirão Preto, firmaram acordo de cooperação, com objetivo de avaliar o desempenho dos filtros coalescentes separadores de água para os diversos tipos de biodiesel existentes no mercado.

Um nicho que só cresce
Além da diminuição da poluição atmosférica, por ser uma energia renovável, o biodiesel é considerado ótimo lubrificante, podendo inclusive aumentar a vida útil do motor, e ainda apresenta baixo risco de explosão. "O biodiesel puro diminui as emissões de monóxido de carbono (CO) em 48%; as de óxido de enxofre (SOx), causadores da chuva ácida, em 100%, e fumaça preta (material particulado que causa problemas respiratórios) em 47%. A viabilidade do uso direto foi comprovada na avaliação dos componentes do motor, que não apresentou qualquer tipo de resíduo que comprometesse o desempenho", esclarece Max.
Com todas essas vantagens, aliadas ao conseqüente desenvolvimento agrário de quem produz as matérias-primas, o mercado de biodiesel é um grande expoente e ainda tem muito espaço para crescer – aumentando as exportações como aditivo de baixo conteúdo de enxofre e influenciando na participação de outros segmentos, como o de filtros. "Ainda estamos pesquisando sobre o mercado brasileiro e suas oportunidades, mas acreditamos que com o maior grau de automação demandada e pela necessidade de processos com menos resíduos e maior qualidade - tanto dos insumos que entram no processo, como no produto final -, encontraremos nosso espaço dentro deste mercado", explica Cristobal, da MAHLE Filtroil.
Embora a transesterificação seja o processo mais utilizado, o Governo diz que haverá cada vez mais estímulos para o desenvolvimento tecnológico na área do biodiesel. Consequentemente, mais filtros a serem aplicados nesse processo. A maré é boa, agora é só continuar se atualizando e participar cada vez mais desse nicho que só cresce.