Análise da Viabilidade Técnica e Econômica da Utilização de Óleo Residual de Cozinha, com Coletas em Estabelecimentos de Maceió-AL Para Geração De Biodiesel

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Análise da Viabilidade Técnica e Econômica da Utilização de Óleo Residual de Cozinha, com Coletas em Estabelecimentos de Maceió-AL Para Geração De Biodiesel
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DAMASCENO, Ada Patrícia de Alencar Beserra [1], SILVA, Alex Aguiar da [2], ANDRADE, Francine Pimentel de [3], SILVA FILHO, Humberto Julio da [4], MENDES, Mariana Bezerra Gayoso [5]

DAMASCENO, Ada Patrícia de Alencar Beserra; et.al. Análise da Viabilidade Técnica e Econômica da Utilização de Óleo Residual de Cozinha, com Coletas em Estabelecimentos de Maceió-AL Para Geração De Biodiesel. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 03, Ed. 02, Vol. 01, pp. 150-159, Fevereiro de 2018. ISSN:2448-0959

RESUMO

O biodiesel é um biocombustível que contribui significativamente na minimização dos impactos ambientais. Sua utilização tem sido uma alternativa para diminuir a dependência dos derivados de petróleo, e assim diversificar a matriz energética mundial. Neste contexto surge o óleo residual de cozinha como matéria-prima para a obtenção de biodiesel, que além de trazer retorno financeiro, traz benefícios ambientais, pois retira um resíduo indesejado do meio ambiente permitindo a geração de uma fonte de energia alternativa, renovável e menos poluente quando comparado ao diesel. Esse artigo se propõe a analisar a viabilidade econômica e tecnológica que tem o óleo residual de cozinha como um potencial e promissor resíduo para a geração de biodiesel com coletas em restaurantes, cozinhas industriais, indústrias alimentícias e em demais setores que descartam óleo em quantidades consideráveis em Maceió-AL. Os resultados econômicos demonstraram ser altamente favoráveis para a concretização do projeto proposto, com retorno financeiro de pouco mais de 4 anos.

Palavras Chaves: Biocombustível, Análise Econômica, Óleo do Bem.

INTRODUÇÃO

O crescente desenvolvimento social e tecnológico, acompanhado pelo aumento da população mundial, tem resultado em uma grande demanda de energia e aumento da poluição. Desse modo, a busca por fontes alternativas de energia, mais limpas e renováveis, tem aumentado nos últimos anos. Dentro deste contexto, o biodiesel tem sido usado em adição ou substituição ao diesel nos setores de transportes e geração de energia em todo o mundo, a fim de minimizar os impactos ambientais (KNOTHE et al., 2006).

Diante desse cenário o biodiesel surge como um combustível biodegradável derivado de fontes renováveis como óleos vegetais e gorduras animais, com uma expressiva capacidade de redução da emissão de diversos gases causadores do efeito estufa, a exemplo do gás carbônico e óxidos de enxofre. O biodiesel representa uma alternativa essencial para atender à crescente demanda energética mundial de forma sustentável.

No Brasil, parte do óleo vegetal residual oriundo do consumo humano é destinado à fabricação de sabões (MITTELBACH, 1988; NETO et. al., 2000) e, em menor volume, à produção de biodiesel (NETO et al., 2000, FERRARI, OLIVEIRA e SCABIO, 2005). Entretanto, a maior parte deste resíduo é descartado na rede de esgotos, sendo considerado um crime ao meio ambiente. A pequena solubilidade dos óleos vegetais na água constitui um fator negativo no que se refere à sua degradação em unidades de tratamento de despejos por processos biológicos e, quando presentes em mananciais utilizados para abastecimento público, causam problemas no tratamento da água. A presença deste material, além de acarretar problemas de origem estética, diminui a área de contato entre a superfície da água e o ar atmosférico impedindo a transferência do oxigênio da atmosfera para a água e, os óleos e graxas em seu processo de decomposição, reduzem o oxigênio dissolvido elevando a Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO), causando alterações no ecossistema aquático (DABDOUB, 2006).

Segundo Dib (2010) existem três principais vantagens decorrentes da utilização de óleos residuais de cozinha como matéria-prima para produção de biodiesel: A primeira, de cunho tecnológico, caracteriza-se pela dispensa do processo de extração do óleo, sendo essa uma das etapas quanto trata-se de óleo oriundo de oleaginosas; a segunda, de cunho econômico, caracteriza-se pelo custo da matéria-prima, pois por se tratar de um resíduo o óleo residual de fritura tem seu preço de mercado estabelecido; e a terceira, de cunho ambiental, caracteriza-se pela destinação adequada de um resíduo que, em geral, é descartado inadequadamente impactando o solo e o lençol freático e, consequentemente, a biota desses sistemas.

De acordo com a APROBIO, Associação dos produtores de Biodiesel do Brasil, o nosso país utiliza hoje cerca de 30 milhões de litros de óleo de fritura para processar biodiesel. Cada litro óleo de cozinha reutilizado tem potencial para gerar 980 mililitros do biocombustível. Portanto, com essas considerações procuraremos demonstrar nesse artigo a viabilidade econômica da utilização de óleo residual de cozinha como fonte de matéria-prima para obtenção de biodiesel.

MATERIAIS E MÉTODOS

Processo de transesterificação

O processo para fazer combustível a partir da biomassa usado desde 1800 é praticamente o mesmo usado na atualidade. Os óleos vegetais foram usados nos motores a diesel até a década de 1920 quando uma alteração foi feita nos motores, possibilitando o uso de um resíduo do petróleo que atualmente é conhecido como diesel ou petrodiesel (COSTA e ROSSI, 2000). O processo de transesterificação é, portanto, um dos mais usados para obtenção de biodiesel devido as brandas condições de operação e altas conversões (GUPTA et al., 2010; KNOTHE et al., 2006). Por transesterificação entende-se ser o processo químico que consiste em misturar o óleo com o álcool, metanol ou etanol e, na presença de catalisador, hidróxido de sódio ou hidróxido de potássio, reage produzindo ésteres metílicos (quando da utilização de metanol) ou ésteres etílicos (quando da utilização de etanol) compondo o biodiesel e a glicerina (MURPHY, 1995). A Figura 1 ilustra o processo de transesterificação com várias oleagunosas, inclusive com óleos residuais:

Figura 1 – Cadeia Produtiva do biodiesel. Fonte: AGE e DONNINI, 2006.
Figura 1 – Cadeia Produtiva do biodiesel. Fonte: AGE e DONNINI, 2006.

Vários processos tecnológicos estão sendo utilizados para obtenção do biodiesel via transesterificação. Na Figura 1, está mostrado um destes processos para a produção de biodiesel a partir de óleo residual de fritura, constituído por etapas de pré-tratamento da matéria-prima, reação de transesterificação e de purificação do biodiesel obtido. Na reação de transesterificação tem-se a mistura do óleo já tratado e com impurezas reduzidas, um álcool, um catalizador e outros insumos que se demonstrem necessários. No caso do presente trabalho, não houve necessidade de mais insumos além dos três primeiros supracitados. Freedman e colaboradores demonstraram que a alcoólise com metanol é tecnicamente mais viável do que a alcoólise com etanol, particularmente se esse corresponde ao etanol hidratado, cujo teor em água (4-6%) retarda a reação. Sendo assim, escolheu-se o metanol como álcool a ser utilizado no processo.

O catalizador a ser utilizado na reação pode ser tanto do tipo ácido quanto do tipo básico. A catálise básica é mais aplicada, entretanto a presença de impurezas como água e ácidos graxos livres em óleos residuais resulta na formação de sabão e consumo de catalizador. Embora a transesterificação ácida não apresente esse tipo de problema, ela requer longos tempos, além de elevadas temperaturas e razão molar álcool:óleo. Sendo assim, a transesterificação em meio básico é a forma mais simples e barata (portanto atraente economicamente falando) de produção de biodiesel (KHOTHE et al, 2006) a qual foi escolhida para a avaliação econômica que este trabalho tem por finalidade estudar.

Fontes de obtenção de óleo residual

Para obtenção do óleo residual, avaliou-se as potenciais fontes produtoras de óleo residual. A Figura 2, cita os principais tipos de resíduos gordurosos, sua disponibilidade e qualidade para seu uso como combustível alternativo, biodiesel.

Figura 2: Principais tipos de resíduos gordurosos e sua disponibilidade/qualidade. Fonte: ALMEIDA et al, 2000.
Figura 2: Principais tipos de resíduos gordurosos e sua disponibilidade/qualidade. Fonte: ALMEIDA et al, 2000.

Ao avaliar a Figura 2, nos atemos aos óleos residuais provenientes de origem comercial, residencial e industrial (este último, mesmo tendo um custo desfavorável, tem-se um volume muito favorável além de um bom preparo e qualidade desejáveis).

Caracterização do processamento

Para estudo de avaliação econômica levou-se em consideração, em primeira instância, qual a quantidade que pretende-se produzir. Sendo assim, estimou-se uma produção anual de aproximadamente 300.000 Kg/ano de biodiesel, caracterizando assim, uma produção em média escala. Como a relação de biodiesel produzido e óleo residual utilizado é de quase 1:1 (taxa de conversão variando entre 92% e 95% a depender da técnica utilizada), estimamos uma coleta de 300.000 Kg de óleo residual por ano das fontes previamente selecionadas anteriormente, de forma que o custo por Kg do óleo coletado estaria em torno de R$ 0,50, podendo ser menor ainda quanto maior for a contribuição voluntária das devidas fontes. O hidróxido de sódio e o metanol foram atribuídos preços de R$ 0,90/kg e R$0,78/Kg respectivamente (ENCARNAÇÃO, 2008). Segundo recomendações oriundas de experimentos realizados por Brondani et al, deverá ser utilizado Metanol (99,85% de pureza) à 13% em massa de óleo e o NaOH à 0,8% de massa de óleo. Assim sendo, tem-se abaixo o Quadro 1 que demonstra as quantidades e preços de totais anuais de cada insumo a ser utilizado na reação.

Quadro 1 – Custo anual de material de insumo. Fonte: Autor, 2017.
Quadro 1 – Custo anual de material de insumo. Fonte: Autor, 2017.

Segundo o Boletim dos Biocombustíveis nº 107 Jan/Fev de 2017, o preço médio do biodiesel no produtor foi de R$ 2,86. Assim sendo, estimamos como preço de revenda R$ 2,85 do biodiesel aqui produzido. Segundo o Centro de Referência da Cadeia de Produção de Biocombustíveis para a Agricultura Familiar, o preço da glicerina bruta, o qual consiste em um subproduto da produção de biodiesel é de R$ 400,00/ton. Sendo este adotada para efeito de cálculo da receita anual que irá compor a avaliação econômica. Assim sendo, estimando-se uma eficiência de produção de 95% para produção de biodiesel e 15% para produção de glicerina, temos a formação do Quadro 2 que trata das receitas anuais.

Quadro 2: Produção e receitas anuais. Fonte: Autor, 2017.
Quadro 2: Produção e receitas anuais. Fonte: Autor, 2017.

O valor para uma planta de produção de 300 ton/ano de biodiesel por transesterificação foi estimada em pouco mais de R$ 175.000,00 incluindo a planta de pré-tratamento, fábrica, laboratório, equipamentos de incêndio e tancagem (Quadro 3). Esta estimativa foi feita utilizando-se tabelas do trabalho feito por Encarnação, 2008.

Quadro 3 – Custo de implantação.Fonte: Autor, 2017.
Quadro 3 – Custo de implantação.Fonte: Autor, 2017.

Para o bom funcionamento do empreendimento, foi avaliado a necessidade de contratação de pelo menos 14 funcionários, além da contratação de serviços terceirizados como segurança administrativa, segurança eletrônica, limpeza, seguro e transporte (este último destinado a coleta do óleo residual nas mais diversas instituições avaliadas).

Avaliação Econômica

A avaliação de um projeto, segundo Betteon (2009) consiste em identificar, quantificar, dar valor aos benefícios e custos atribuíveis à sua execução ao longo de toda sua vida. O conjunto de benefícios líquidos distribuídos no tempo conforme o fluxo a partir do qual se calculam a maioria dos indicadores de rentabilidade que, por sua vez, ajudam a decidir se convém ou não executar o projeto.

Por considerar explicitamente o valor do dinheiro no tempo, o valor presente líquido (VPL), Figura 3, é considerado uma técnica sofisticada para a análise de investimentos. Este tipo de técnica, de uma forma ou de outra, desconta os fluxos de caixa de uma empresa a uma taxa especificada. Essa taxa, frequentemente chamada de taxa de desconto (i), custo de oportunidade de capital ou custo de capital (GITMAN, 2002).

Figura 3: Conceito de VPL. Fonte: OLIVEIRA, 2008.
Figura 3: Conceito de VPL. Fonte: OLIVEIRA, 2008.

O cálculo do VPL é descrito pela seguinte equação:equação

Onde:

  • : Fluxo de caixa verificado no momento zero (momento inicial), podendo ser um investimento, empréstimo ou financiamento;
  • : Representa o valor de entrada (ou saída) de caixa prevista para cada intervalo de tempo;
  • : É a taxa de desconto;
  • : Período de tempo.

O valor numérico do VPL pode dar positivo, negativo ou nulo. A depender desses valores, temos:

Se VPL > 0 aceita-se o projeto;

Se VPL < 0 rejeita-se o projeto;

Se VPL = 0 é indiferente investir ou não nesse projeto.

Taxa Interna de Retorno (TIR): É a taxa de desconto para a qual o valor presente das receitas torna-se igual ao valor presente dos desembolsos (OLIVEIRA, 2008). Matematicamente, o valor da TIR pode ser obtido igualando-se o VPL a zero.

Payback: Consiste em mostrar quanto tempo um investimento leva para ser ressarcido, porém a taxa de desconto é ignorada. Já o Payback Descontado atua justamente nessa falha, pois considera uma taxa de juros para realizar o cálculo do período gasto.

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Análise de viabilidade econômica

 Para a análise de viabilidade econômica relativa ao investimento foi considerado um período de 5 anos e a instalação de uma indústria produtora de 285.000 Kg/ano de biodiesel e 45.000 Kg/ano de glicerina, Quadro 4.

Foi considerado um possível financiamento de R$ 201.802,80, pelo Banco Nacional do Desenvolvimento (BNDS), a taxa de juros de 5% ao ano.

Quadro 4 – Custo para implementação da indústria. Fonte: Autor, 2017
Quadro 4 – Custo para implementação da indústria. Fonte: Autor, 2017

Como pode ser verificado no Quadro 5, os gastos totais anuais da empresa com salários de colaboradores, terceirizados, impostos, custos operacionais, matérias-primas, encargos obrigatórios e não obrigatórios, contabilizam R$ 897.448,97.

Quadro 5 – Custo totais anuais. Fonte: Autor, 2017.
Quadro 5 – Custo totais anuais. Fonte: Autor, 2017.

O faturamento anual com a venda do biodiesel e da glicerina girará em torno de R$ 952.070,69 (Quadro 2).

Foram calculados o VPL, a TIR e os Paybacks simples e o descontado. Para o VPL foi somado os valores do fluxo de caixa ao investimento inicial, utilizando para descontar do fluxo uma taxa mínima de atratividade (CASAROTTO e KOPITTKE, 2000).

O VPL calculado é maior que zero o que torna o investimento viável, com um Payback simples de 3,86 anos e descontado de 4,38 anos, Quadro 6.

Quadro 6 – VPL, TIR, Payback. Fonte: Autor, 2017.       
Quadro 6 – VPL, TIR, Payback. Fonte: Autor, 2017.

As projeções econômicas do projeto mostram viabilidade do mesmo, porém, segundo pesquisas de melhorias realizadas por MARTINS e CERVI (2012), o projeto pode torna-se mais viável com a utilização de materiais proveniente de sucata ou reciclagem para cosntrução da usina de transesterificação. O valor estimado para construção de uma usina com capacidade de produção de 320L diários ficaria em torno de R$23.000,00. A planta que foi analisada neste trabalho tem capacidade para produção de 833L diários, sendo assim, se a mesma planta fosse construída utilizando materiais de reciclagem e sucata, o investimento necessário seria em torno de 60.000 reais, 47% mais barata do que a que foi estudada.

CONCLUSÃO

Através dos resultados obtidos verificamos que a instalação e operação da Empresa Óleo do Bem, apresenta-se como uma proposta economicamente viável com o tempo de retorno pequeno de aproximadamente 4 anos e 4 meses. Além de ambientalmente positivo pois trata-se de um processo sustentável onde será retirado de circulação um resíduo altamente poluente, e em contrapartida, irá gerar produtos que agregados irão colaborar com a redução de emissão dos gases do efeito estufa.

REFERÊNCIAS

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APROBIO – Associação dos produtores de Biodiesel do Brasil. Disponível em < www.aprobio.com.br/2017/01/10/brasil-recicla-30-milhoes-de-litros-de-cozinha-na-producao-de-biodiesel >. Acesso em 27 jun. 2017.

BOTTEON, Cláudia; INTRODUÇÃO À AVALIAÇÃO DE PROJETOS; Apostila; Brasília; 2009.

BRONDANI, Michel; BAIOTTO, Alexandre; KLEINERT, Jonas; TRINDADE, Jacson; PAPIS, Felipe; HOFFMANN, Ronaldo; BALANÇO DE MASSA DO PROCESSO DE PRODUÇÃO DE BIODIESEL VISANDO A RECUPERAÇÃO DO METANOL RESIDUAL; Simpósio Estadual de Agroenergia – IV Reunião Técnica de Agroenergia – RS;  2014.

CASAROTTO FILHO, N.; KOPITTKE, B. H. Análise de investimento. 9ed. São Paulo: Atlas, 2000.

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DABDOUB, M.J., Biodiesel em casa e nas Escolas: Programa coleta de óleos de fritura, 2006.

DIB, F.H., Produção de biodiesel a partir de óleo residual reciclado e realização de testes comparativos com outros tipos de biodiesel e proporções de mistura em um moto-gerador / Fernando Henrique Dib. — Ilha Solteira: [s.n.], 2010.

ENCARNAÇÃO, Ana Paula Gama; GERAÇÃO DE BIODIESEL PELOS PROCESSOS DE TRANSESTERIFICAÇÃO E HIDROESTERIFICAÇÃO, UMA AVALIAÇÃO ECONÔMICA; Universidade Federal do Rio de Janeiro; Dissertação de mestrado; 2008.

FERRARI, R. A.; OLIVEIRA, V. S.; SCABIO, A., Biodiesel de soja – Taxa de conversão em Ésteres Etílicos, Caracterização Físico-Química e Consumo em Gerador de Energia. Química Nova, 28(1), p.19-23, 2005.

FREEDMAN, B.; BUTTERFIELD, R. O.; PRYDE, E. H. Transesterification kinetics of soybean oil. Journal of American Oil Chemits’ Society, v.63, n. 10 p.13751380, 1986.

GITMAN, L. J. Princípios de Administração Financeira.  8ª edição. São Paulo: Harbra, 2002.

GUPTA, R. B.; DEMIRBAS, A. Gasoline, Diesel and Ethanol Biofuls from Grasses

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Indicadores de Preços Médios – Glicerina Bruta. Disponível em: http://biomercado.com.br/indicadoresPorProduto.php?produto=56 Acessado em: 15/06/2017.

KNOTHE, G.; GERPEN, J. V.; KRAHL, J.; RAMOS, L. P., Manual do Biodiesel. São Paulo: Blücher, 2006.

Ministério de Minas e Energia; Secretaria de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis; Departamento de Biocombustíveis; BOLETIM DOS BIOCOMBUSTÍVEIS; Edição nº 107, Jan/Fev 2017.

MURPHY, M. J.; KETOLA, H. N. & RAJ, P. K. Summary and assessment of the safety, health, environmental and system risks of alternatives fuels. Helena: U. S. Department of Transportation Federal Transit Administration, 1995. 28 p.

NETO, P.R C.; ROSSI, L.F.S.; ZAGONEL, G.F.; RAMOS, L.P., Produção de biocombustível alternativo ao óleo diesel através da transesterificação de óleo de soja usado em frituras. Química Nova, 23(4), p. 531-537, 2000.

OLIVEIRA, Mário Henrique da Fonseca; A AVALIAÇÃO ECONÔMICO-FINANCEIRA DE INVESTIMENTOS SOB CONDIÇÃO DE INCERTEZA: UMA COMPARAÇÃO ENTRE O MÉTODO DE MONTE CARLO E O VPL FUZZY; Dissertação; Universidade de São Paulo; São Carlos; 2008.

[1] Possui graduação em Engenharia Civil pelo Centro Universitário CESMAC (2005) e graduação em Engenharia de Produção pelo Centro Universitário CESMAC (2004)

[2] Possui graduação em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal de Pernambuco (2015). Atualmente é professor efetivo do Instituto Federal de Alagoas.

[3] Graduada em Engenharia Ambiental e Sanitária pela Universidade Federal de Alagoas, 2016

[4] Possui graduação em Engenharia Química pela Univerdidade Federal de Alagoas (2013). Especialização em Engenharia de Segurança do Trabalho pela Faculdade de Tecnologia de Alagoas (2013).

[5] Possui graduação em Engenharia de Produção pelo Centro Universitário CESMAC (2006). Pós-Graduada em Engenharia Ambiental (2009) e Gestão Ambiental (2009).

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