[pt] AVALIAÇÃO TÉCNICO-AMBIENTAL DO USO DE MISTURAS TERNÁRIAS DE ÓLEO DIESEL FÓSSIL, BIODIESEL E HVO

[en] TECHNICAL-ENVIRONMENTAL EVALUATION OF THE USE OF TERNARY MIXTURES OF FOSSIL DIESEL, BIODIESEL AND HVO

[pt] FELLIPE DOS SANTOS LOPEZ

[pt] OTIMIZACAO

[pt] DESEJABILIDADE

[pt] LEI DE MISTURAS

[pt] DIAGRAMA TERNARIO

[pt] BIOCOMBUSTIVEL

[en] OPTIMIZATION

[en] DESIRABILITY

[en] MIXING LAW

[en] TERNARY DIAGRAM

[en] BIOFUEL

[pt] Com o aumento anual da demanda por energia nos diferentes setores de atividade principalmente oriundo de recursos fósseis, cresce a preocupação devido a geração de gases poluentes com grande impacto ambiental (aquecimento global, entre outros) e na saúde pública. Assim procura-se soluções tecnológicas que atendam às exigências de aumento da eficiência e de descarbonização. Uma resposta a essa problemática são as fontes de energia renováveis: no setor de transportes, os biocombustíveis estão cada vez mais difundidos. Em particular, em alguns países como o Brasil, a pratica do uso de biocombustíveis misturado com recursos fosseis (biodiesel em óleo diesel e etanol na gasolina) são obrigatórias por lei. Sendo assim, a busca por inovações como resposta a essa demanda surgem, e a partir de estudos e pesquisas, novos combustíveis são desenvolvidos. Como o caso do HVO, ou diesel verde, que pode ser produzido com algumas das mesmas matérias primas que o biodiesel de base éster, como óleos vegetais e gordura animal, entretanto o HVO é produzido por um processo mais moderno, chamado hidrogenação, que confere diferentes propriedades ao combustível. Por essa razão, se faz necessário estudos comparando os benefícios das diferentes misturas entre esses combustíveis, para alcançar as melhores propriedades seguindo as regulamentações locais. Nesse trabalho foram calculadas as propriedades teóricas para as misturas ternarias compostas por óleo diesel, biodiesel e HVO, como ponto de ebulição, ponto de fulgor, número de cetano, densidade, viscosidade cinemática, ponto de nuvem, ponto de fluidez, poder calorífico inferior, emissões de CO2 equivalente ao longo do ciclo de vida inteiro e custos de produção por unidade de energia no combustível. Diagramas ternários foram elaborados no software MATLAB, com objetivo de otimizar a composição da mistura ternária para atender simultaneamente requerimentos técnicos, econômicos e ambientais através do uso funções de desejabilidade. Como resultado, obteve-se uma mistura composta por 53,6 por cento de óleo diesel, 24,1 por cento de biodiesel e 22,3 por cento de HVO, que gerou uma redução na emissão de CO2 equivalente de 7,1 por cento com um aumento de custo de 15,4 por cento, em relação ao diesel B12.

[en] With the annual increase in the demand for energy in different sectors of activity, mainly from fossil resources, there is growing concern about the generation of polluting gases with a great impact on the environment (global warming, among others) and public health. Therefore, technological solutions are sought that meet the requirements of increased efficiency and decarbonization. One answer to this problem is renewable energy sources: in the transport sector; biofuels are increasingly widespread. In particular, in some countries such as Brazil, the practice of using biofuels mixed with fossil resources (biodiesel in diesel oil and ethanol in gasoline) is mandatory by law. Therefore, the search for innovations in response to this demand arises, and from studies and research, new fuels are developed. As in the case of HVO, or green diesel, which can be produced with some of the same raw materials as ester-based biodiesel, such as vegetable oils and animal fat, however, HVO is produced by a more modern process, called hydrogenation, which confers different fuel properties. For this reason, studies comparing the benefits of different blends between these fuels are necessary to achieve the best properties following local regulations. In this work, theoretical properties were calculated for ternary mixtures composed of diesel oil, biodiesel and HVO, such as boiling point, flash point, cetane number, density, kinematic viscosity, cloud point, pour point, lower calorific value, CO2 equivalent emissions over the entire life cycle and production costs per unit of energy in the fuel. Ternary diagrams were created in MATLAB software, with the objective of optimizing the composition of the ternary mixture to simultaneously meet technical, economic and environmental requirements through the use of desirability functions. As a result, a mixture of 53,6 per cent of diesel oil, 24,1 per cent of biodiesel and 22,3 per cent of HVO was obtained, which generated a reduction in CO2 equivalent emissions of 7,1 per cent with an increase in cost of 15,4 per cent, compared to B12 diesel.

FLORIAN ALAIN YANNICK PRADELLE

2021-07-07

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.53585