Biodiesel e emissões Cummins do Brasil

1. BIODIESEL
Cummins Brasil LTDA
26 de Junho de 2007
Luis Chain Faraj

2. Agenda
qDefinição de Biodiesel
qBiodiesel : Metanol x Etanol
qMatéria Prima – Oleaginosas
qCadeia de Produção de Biodiesel
qCapacidade de Produção de Biodiesel
qSelo Combustível Social
qEspecificação do Biodiesel
qPrincipais Desafios Técnicos
qProjeto de Biodiesel - Cummins
qCronograma de Implementação no Brasil
qRequerimentos Básicos

3. qDefinição de Biodiesel

4. Definição de Biodiesel
+
TRANSESTERIFICAÇÃO
+
IMPORTANTE: Óleo in natura ou álcool não são biodiesel
•O biodiesel é obtido através da reação de óleos vegetais ou gordura animal
com álcool , na presença de catalisador em um processo conhecido como
transesterificaçao.
100 Kg + 10 Kg 10 Kg+100 Kg
ÓLEO
VEGETAL
ETANOL
OU
METANOL BIODIESEL
GLICERINA

5. Processo
Óleo Bruto
Biodiesel
Glicerina

6. qBiodiesel - Metanol x Etanol

7. Metanol vs Etanol
§Gás natural, petróleo, madeira, resíduos
agrícolas e até bagaço de cana (biometanol)
§Venenoso
§Consumo de metanol no processo de
tranesterificação é significativamente menor
§Mais Barato
§Mais reativo
§Tempo de reação < Etanol
§Maior risco de incêndios (mais volátil)
§Chama invisível
§Cana-de-açucar
§Não é tóxico
§100% Renovável
§Produz biodiesel com maior indice de cetano e
maior lubricidade se comparado a rota metílica
§Requer mais volume
§Maior Disponibilidade
§Os ésteres etílicos possuem maior afinidade
com a Glicerina, dificultando a separação
§Possui azeotropia, dificultando a desidratação
Metanol Etanol

8. qMatéria Prima - Oleaginosas

9. BIODIESEL
Biodiesel - Principais oleaginosas:
ALGODÃO

10. BIODIESEL
Biodiesel - Principais oleaginosas:
GERGELIM

11. BIODIESEL
Biodiesel - Principais oleaginosas:
GIRASSOL

12. BIODIESEL
Biodiesel - Principais oleaginosas:
COLZA

13. BIODIESEL
Biodiesel - Principais oleaginosas:
BABAÇU

14. BIODIESEL
Biodiesel - Principais oleaginosas:
PALMA

15. BIODIESEL
Biodiesel - Principais oleaginosas:
MAMONA

16. BIODIESEL
Biodiesel - Principais oleaginosas:
SOJA

17. Características de Culturas Oleaginosas

18. qCadeia de Produção de Biodiesel

19. Cadeia de Produção do Biodiesel
Óleo Bruto
Grãos
Distribuidoras
Bio
Diese l
GlicerinaGlicerinaMetanolMetanol
o Etanolo Etanol
Bio
Diesel
• Gera desenv.
agrícola
• Requer desenv.
tecnológico
• Requer
desenvolv. em
logística
• Requer desenv.
em
comunicação
Agricultor
Industria de
Óleos
Vegetais
Produtor
Biodiesel
Distribuidoras
Combustível Postos de
Combustível
Consumidor
B2 – B5
Óleo
Vegetal
Torta

20. qCapacidade de Produção
de Biodiesel

21. 30,780,051
33,077,881 32,990,598 34,152,861
38,252,266 38,396,429 38,660,360
-
5,000,000
10,000,000
15,000,000
20,000,000
25,000,000
30,000,000
35,000,000
40,000,000
Volume(m3)
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
Produção de Diesel

22. Brasilia(DF)
Amazonas
Roraima
Região Norte
Região Nordeste
Região Centro-Oeste
Região Sudeste
Região Sul
3.42 Bi
Litros 5.28 Bi
Litros
16.58 Bi
Litros
7.38 Bi
Litros
4.08 Bi
Litros
45.1%
9.3%
11.1%
14.4%
20.1%
Consumo de Diesel no Brasil
2006 - 36.7 Bi Litros

23. Brasilia(DF)
Amazonas
Roraima
Região Norte
Região Nordeste
Região Centro-Oeste
Região Sudeste
Região Sul
68.4 Mi
Litros 105.6 Mi
Litros
331.5 Mi
Litros
147.6 Mi
Litros
81.6 Mi
Litros
45.1%
9.3%
11.1%
14.4%
20.1%
Necessidade de Biodiesel no Brasil
B2 - 734.6 Mi Litros
MAMONA
PALMA
SOJA
SOJA

24. Empresa Local CNPJ Capacidade
Autorizada (m³/dia)
*Capacidade Annual
Estimada (10m³/ano)
Agropalma Bélem/PA 83663484/0001-86 80 24
Agrosoja Sorriso / MT 36.934.032/0001-01 80 24
Barralcóol Barra do Bugres/MT 33.664.228/0001-35 166,7 50
Biocapital Charqueada/SP 07814533/0001-56 186 55,8
Binatural Formosa/GO 07.113.559/0001-77 30 9
Biolix Rolândia/PR 05794956/0001-26 30 9
Biopetrosul Taubaté/SP 04182260/0001-86 21,3 6,39
Brasil Ecodiesel Floriano/PI 05.799.312/0001-20 135 40,5
Brasil Ecodiesel Crateús/CE 05799312/0002-01 360 108
Brasil Ecodiesel Porto Nacional / TO 05.799.312/0008-05 360 108
Brasil Ecodiesel São Luis / MA 05.799.312/0010-11 360 108
Brasil Ecodiesel Iraquara/BA 05.799.312/0006-35 360 108
Brasil Ecodiesel Rosário do Sul / RS 05.799.312/0009-88 360 108
Caramuru São Simão / GO 00.080.671/0003-71 375 112,5
Dhaymers Taboão da Serra/SP 53048369/0001-30 26 7,8
Fertibom Catanduva/SP 00191202/0001-68 40 12
Fusermann Barbacena/MG 06.948.795/0001-40 30 9
Granol Anápolis/GO 50290329/0026-60 333,3 100
Granol Campinas/SP 50290329/0063-05 133 39,9
IBR Simões Filho/BA 02392616/0001-80 65 19,5
NUTEC Fortaleza/CE 09416789/0001-94 2,4 0,72
Oleoplan Veranópolis / RS 88676127/0002-57 327 98,1
Ouro Verde Rolim de Moura/RO 08.113.788/0001-54 17 5,1
PonTe di Ferro Taubaté/SP 02.556.100/0003-77 90 27
PonTe di Ferro Manguinhos/RJ 02566100/0004-58 160 48
Renobras DomAquino/MT 03357802/0001-41 20 6
Soyminas Cássia/MG 03495312/0001-01 40 12
Usibio Sinop / MT 08.318.351/0001-57 20 6
Total 876
*300 dias de operação
Capacidade Autorizada de Plantas de Produção de
Biodiesel

25. -
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000Volume(m3)
Janeiro
Fevereiro
M
arço
Abril
M
aio
Junho
Julho
Agosto
Setem
bro
Outubro
Novem
bro
Dezem
bro
Produção de Biodiesel (B100)
2005 2006 2007
2005 - 736K litros
2006 - 68.5 Milhões de Litros
2007 - 72.4 Milhões de Litros

26. Produção de Biodiesel B100 por Produtor
2005 2006 2007
Agropalma 510 2,421 2,137
Biolix 26 100 12
Brasil Ecodiesel (CRATEUS) - 1,954 10,946
Brasil Ecodiesel (FLORIANO) 151 28,604 9,814
Brasil Ecodiesel (IRAQUARA) - 4,210 12,172
Brasil Ecodiesel (TERESINA) 6 - -
FERTIBOM - 362 327
GRANOL (ANÁPOLIS) - 10,108 30,896
GRANOL (CAMPINAS) - 20,435 -
NUTEC - 2 -
RENOBRAS - 13 -
SOYMINAS 44 311 50
BIOCAPITAL - - 6,079
IBR - 28 -
TOTAL 736 68,548 72,433
m3

27. qSelo de Combustível Social

28. Selo Combustível Social
Concedido pelo ministério do Desenvolvimento Agrário aos
produtores de Biodiesel que gerem empregos e renda para os
agricultores familiares enquadrados nos critérios do Pronaf.
Por meio do Selo de Combustível Social, o produtor de Biodiesel
terá redução de Tributos Federais bem como acesso a melhores
condições de financiamento.

29. Produtores de Biodiesel com Selo
Combustível Social
§Granol - Anápolis/GO
§Granol - Campinas/SP
§Soyminas - Cássia MG
§Biocapital - Charqueada/SP
§Fertibom - Catanduva/SP
§Cia Refinadora da Amazônia
§Brasil Biodiesel - Crateus/CE
§Brasil Biodiesel - Floriano/PI
§Brasil Biodiesel - Iraquara/BA
§IBR Inoquímica do Brasil Ltda
§Barra Álcool - Barra do Bugre/MT
§Ponte di Ferro - Taubaté/SP
§Oleoplan - Veranópolis/RS

30. qEspecificação do Biodiesel

31. Especificação de Biodiesel B100
ABNT NBR ASTM D EN/ISO
Aspecto - LII (1) - - -
Massa específica a 20ºC kg/m3 Anotar (2) 7148, 14065 1298, 4052 -
Viscosidade Cinemática a 40°C, mm2/s Anotar (3) 10441 445 EN ISO 3104
Água e sedimentos, máx. (4) % volume 0,050 - 2709 -
Contaminação Total (6) mg/kg Anotar - - EN 12662
Ponto de fulgor, mín. °C 100,0 14598 93 EN ISO3679
Teor de éster (6) % massa Anotar - - EN 14103
Destilação; 90% vol. recuperados, máx. °C 360 (5) - 1160 -
Resíduo de carbono dos 100% destilados, máx. % massa 0,10 - 4530, 189 EN ISO 10370,
Cinzas sulfatadas, máx. % massa 0,020 9842 874 ISO 3987
Enxofre total (6) % massa Anotar - 4294, 5453 EN ISO 14596
Sódio + Potássio, máx mg/kg 10 - - EN 14108, EN14109
Cálcio + Magnésio (6) mg/kg Anotar - - EN 14538
Fósforo (6) mg/kg Anotar - 4951 EN 14107
Corrosividade ao cobre, 3h a 50°C, máx. - 1 14359 130 EN ISO 2160
Número de Cetano (6) - Anotar - 613 EN ISO 5165
Ponto de entupimento de filtro a frio, máx. °C -7 14747 6371 -
Índice de acidez, máx. mg KOH/g 0,80 14448 664 EN 14104 (8)
Glicerina livre, máx. % massa 0,02 - 6584 (8) (9) EN 14105 (8) (9),EN 14106 (8) (9)
Glicerina total, máx. % massa 0,38 - 6584 (8) (9) EN 14105 (8) (9)
Monoglicerídeos (6). % massa Anotar - 6584 (8) (9) EN 14105 (8) (9)
Diglicerídeos (6) % massa Anotar - 6584 (8) (9) EN 14105 (8) (9)
Triglicerídeos (6) % massa Anotar - 6584 (8) (9) EN 14105 (8) (9)
Metanol ou Etanol, máx. % massa 0,5 - - EN 14110 (8)
Índice de Iodo (6) Anotar - - EN 14111 (8)
Estabilidade à oxidação a 110°C, mín h 6 - - EN 14112 (8)
RESOLUÇÃO ANP Nº 42, DE 24.11.2004 – DOU 9.12.2004 – RET. DOU 19.4.2005
Especificação de Biodiesel B100
CARACTERÍSTICA UNIDADE LIMITE
MÉTODO

32. RESOLUÇÃO
ANP Nº 42, DE
24.11.2004
Europa
EN14214
USA ASTM D6751 Metropolitano Interior
Aspecto - LII (1) NE NE 3,0 3,0
Massa específica a 20ºC kg/m3 Anotar (2) 0,86-0,9 NE 0,82-0,865 0,82-0,80
Viscosidade Cinemática a 40°C, mm2/s Anotar (3) 3,5-5,0 1,9 - 6,0 2,0-5,0 2,0-5,0
Água e sedimentos, máx. (4) % volume 0,050 NE 0,05 max 0,05 max 0,05 max
Água mg/kg NE <500 NE NE NE
Contaminação Total (6) mg/kg Anotar <24 NE NE NE
Ponto de fulgor °C 100 min 101 min 130 min 38 min 38 min
Teor de éster (6) % massa Anotar >96,5 NE NE NE
Destilação; 90% vol. recuperados °C 360 max (5) NE 360 max 360 max 370 max
Resíduo de carbono dos 100% destilados % massa 0,10 max 0,03 max 0,05 max 0,25 max 0,25 max
Cinzas sulfatadas % massa 0,02 max 0,02 max 0,02 max 0,01 max 0,01 max
Enxofre total (6) % massa Anotar 0,01 max
S15 = 0,0015 max
S500 = 0,05 max
0,05 0,20
Sódio + Potássio mg/kg 10 max 5 max 5 max NE NE
Cálcio + Magnésio (6) mg/kg Anotar 5 max 5 max NE NE
Fósforo (6) mg/kg Anotar 10 max NE NE NE
Fósforo % massa NE NE 0,001 max NE NE
Corrosividade ao cobre, 3h a 50°C, máx. - 1 1 1 1 1
Número de Cetano (6) - Anotar 51 min 47 min 42 min 42 min
Ponto de entupimento de filtro a frio, máx. °C -7 -5 NE -5 -5
Índice de acidez, máx. mg KOH/g 0,80 max 0,50 max 0,50 max NE NE
Glicerina livre, máx. % massa 0,02 max 0,02 max 0,02 max NE NE
Glicerina total, máx. % massa 0,380 max 0,250 max 0,240 max NE NE
Monoglicerídeos (6). % massa Anotar <0,8 NE NE NE
Diglicerídeos (6) % massa Anotar <0,2 NE NE NE
Triglicerídeos (6) % massa Anotar <0,4 NE NE NE
Metanol ou Etanol % massa 0,5 max 0,2 max 0,2 max NE NE
Índice de Iodo (6) Anotar 120 NE NE NE
Estabilidade à oxidação a 110°C h 6 min 6 min 3 min NE NE
DIESEL - RESOLUÇÃO ANP
Nº 15, DE 17.7.2006
COMPARAÇÃO NORMAS DE BIODIESEL E DIESEL
CARACTERÍSTICA UNIDADE
ESPECIFICAÇÃO DE BIODIESEL B100

33. Resumo características principais
§Glicerina total/livre : Indica a efetividade da reação de conversão
§Estabilidade a oxidação : Entupimento de filtros de combustível,
falha prematura no sistema de injeção
§Ponto de entupimento : Temperatura na qual se cristaliza o
combustível
§Índice de acidez : Alta acidez pode atacar borrachas de vedação
e mangueiras
§Fósforo : Fósforo pode envenenar o conversor catalítico,
reduzindo a eficiência de conversão. Pode causar
depósitos na cabeça do pistão, válvulas e injetores
§Potássio, Sódio : Abrasivos
§Cálcio, Magnésio : Excesso causa entupimento do particulate
trap (DPF)

34. § Derivado de óleos vegetais ou gordura animal
§ Estados Unidos : Soja
§ Europa : Colza
§ Número de cetano maior que o diesel
§ Lubricidade maior que o diesel
§ Praticamente não contém enxofre
§ Energia 10% menor que o diesel
§ Maior viscosidade que o diesel
§ Ponto de entupimento maior que o diesel
CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO
BIODIESEL (B100)

35. qPrincipais Desafios Técnicos

36. § Os maiores desafios técnicos com relação ao
biodiesel são:
§ Glicerina poderá causar carbonização dos bicos
injetores, entupimento do filtro de combustível e
formação de sedimentos
§ Resíduos da transesterificação podem causar
depósitos nos bicos injetores e/ou entupimento do
filtro de combustível
§ Álcool residual: compatibilidade com os elastômeros,
juntas e corrosão do sistema de injeção
§ Estabilidade a oxidação
BIODIESEL

37. § Os maiores desafios para utilização de misturas
acima de B5 são:
§ Qualidade do combustível
§ Estabilidade a oxidação do combustível
§ Contaminação (aumento de micróbios)
§ Potencial aumento de NOx
§ Eficiência do filtro de separação de água
§ Potencial aumento de diluição de diesel no óleo lubrificante
§ Ataque químico de mangueiras e vedações de borracha
nitrílica
§ Possível impacto em sistemas de Pos Tratamento de gases
de escape (motores EURO 4)
BIODIESEL

38. QualidadeQualidade dodo CombustCombustíívelvel
qDiesel Oxidado
q Entupimento do filtro de combustível
q Formação de Depósitos
Depositos deOxidação
Teste de campo - B20

39. qAlta Acidez
q Depósito de verniz
q Corrosão
B20 com alta acidez: pitting
nas engrenagens da bomba de
engrenagens em teste de
bancada
#2 Diesel
B20 de acordo com
a especificação B20
Qualidade do CombustQualidade do Combustíívelvel

40. qAlta Acidez
q Depósito de verniz
High acid B20: Varnish
deposits in bench test
#2 Diesel
B20 made with in-
spec B100
Qualidade do CombustQualidade do Combustíívelvel

41. ImpactoImpacto emem materiaismateriais
•Degradação de elastômeros (anéis de vedação de borracha natural e borracha
nítrilica).
• Ataca peças de bronze, zinco, cobre, níquel, etc…
• Válvula de retorno da bomba de combustível Bosch
• Remoção da camada de zinco da válvula após 1 ano de operação em
gerador Stand-by com B20 (300 horas):
B20 #2 Diesel

42. Impacto na diluição de combustível
no óleo lubrificante do motor
§Diluição de diesel é mais acentuada em motores
que utilizam pós-injeção.
§Uso de biodiesel tende a acelerar o acumulo de
combustível no óleo lubrificante do motor.
§O acúmulo do biodiesel no óleo lubrificante
pode afetar o pacote de aditivos ante desgaste.
§As cinzas provenientes da queima do biodiesel
são mais polares, resultando em melhor
funcionamento do aditivo dispersante.

43. EFEITO DO BIODIESEL B20 NO
DESEMPENHO DO MOTOR
DIESEL EURO2 X B20
0
50
100
150
200
250
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
ROTAÇÃO (RPM)
POTÊNCIA(hp)
DIESEL EURO2
+/- 5%
B20

44. EFEITO DO BIODIESEL B20 NO
DESEMPENHO DO MOTOR
DIESEL EURO2 X B20
0
100
200
300
400
500
600
700
800
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
ROTAÇÃO (RPM)
TORQUE(lb.ft)
DIESEL EURO2
+/- 5%
B20

45. EFEITO DO BIODIESEL B20 NO
CONSUMO DE COMBUSTÍVEL
DIESEL EURO2 X B20
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
ROTAÇÃO (RPM)
CONSUMODECOMBUSTÍVEL(lb/h)
DIESEL EURO2
+/- 5%
B20

46. EFEITO DO BIODIESEL B20 NA
EMISSÃO DE POLUENTES
-20%Fumaça
-16%MP (Material Particulado)
-3.9%CO (Monóxido de Carbono)
-20%HC (Hidróxido de Carbono)
+3%NOx (Oxido de Nitrogênio)

47. qProjeto de Biodiesel da Cummins

48. § Desde Agosto de 2001 a Cummins permite a
utilização de mistura B5 para uso em
aplicações automotivas e fora de estrada,
desde que o biodiesel utilizado na mistura
esteja em conformidade com a norma ASTM
D6751 ou EN14214. B5 é a mistura de 5% de
biodiesel puro e 95% de diesel derivado do
petróleo.
BIODIESEL
Pioneirismo da Cummins

49. Meta e Premissas da Cummins no
projeto de Biodiesel
qMeta
qColaborar com o desenvolvimento sustentável do
país, através de uma causa ambiental
qPremissas
qManter o excelente indíce de qualidade e confiabilidade dos
motores Cummins que hoje operam no mercado Brasileiro
com o combustível diesel, ou seja, manter o índice de
satisfação de nossos clientes.
qGarantir que os motores Cummins mantenham os índices de
emissão de poluentes conforme a norma vigente no Brasil.

50. § O programa de certificação e aprovação da
Cummins no Brasil compreende :
§ Ensaios de laboratório para análise de características
físico/químicas
§ Testes de performance, emissões de gases e material
particulado
§ Testes de durabilidade em dinamômetro
§ Testes de durabilidade em campo
BIODIESEL

51. § Testes de campo no Brasil – B5
§ Cummins já concluiu testes de certificação de
Biodiesel B5 (ASTM D6751 ou EN14214 ) para toda a
linha de motores.
§ Testes de campo já acumularam mais de 400.000 Km
sem ocorrência de falhas.
§ Próximo passo será conduzir teste de certificação com
concentrações acima de 5%.
BIODIESEL

52. Testes em veículos com B20
§Programa de Testes
§Caminhão : 400k Km
§Ônibus : 100k Km
§Gerador : 500 horas
§Industrial : 500 horas

53. Status dos testes de certificação B20
Caminhão
Ônibus
Gerador
Industrial
50000
Km
100000
Km
150000
Km
200000
Km
250000
Km
300000
Km
350000
Km
400000
Km
100
horas
200
horas
300
horas
400
horas
500
horas
2007
2007 2008
2008
2007 2008
2007 2008

54. B100 – Mamona
B100 – Girassol
B100 – Soja
B100 – Gordura Animal
B20 – Mamona
B20 – Girassol
B20 – Soja
B20 – Gordura Animal
Análise do Biodiesel

55. Cronograma de Certificação de
Biodiesel - Brasil
q2006
qB5 aprovado para toda a linha de motores Cummins
qIniciados testes com B20
q2007/2008
qAcompanhamento dos testes de campo e dinamômetro com
mistura B20
qJan/2009
qCertificação de toda a linha de motores Cummins com
mistura B20

56. RequerimentosRequerimentos BBáásicossicos
Motor Capaz
Qualidade
Combustível
Equipamento/
Veículo Capaz
Qualidade Mistura
Entrega
SUCESSO NA
APLICAÇÃO
B100 em conformidade
c/ a especificação
B5/B20
Usinas Certificadas
p/ ANP
Somente motores
aprovados
Somente equipamentos/
veículos aprovados
Requerimento da
Aplicação

57. BIODIESEL
§Portanto o programa de desenvolvimento de
biodiesel é parte integrante da estratégia de
negócios da Cummins no Brasil e no mundo, pois
irá fortalecer o Agronegócio, utilizar energia
renovável, gerar atividades na industria e no
campo, bem como reduzir as emissões (CO –
Monóxido de Carbono; UHC – Hidrocarbonetos
não queimados) e material particulado.

58. OBRIGADO
Luis Chain Faraj
Cummins Brasil LTDA
Gerente de Marketing
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