Avaliação da produção de biodiesel a partir de microalgas

Abstract

Os biocombustíveis e outras fontes de energia renováveis tem vindo a aumentar a sua importância no panorama das fontes energéticas modernas, devido ao desenvolvimento das necessidades mundiais e ao rápido consumo das reservas de combustíveis fósseis do planeta. As microalgas surgem como uma promissora matéria-prima para a produção de biodiesel devido ao seu elevado rácio de crescimento, baixa utilização de terreno, possibilidade de tratamento de águas residuais e por não provocarem disputa da matéria-prima para alimentação e combustíveis. Apesar disto, os meios tecnológicos existentes não permitem ainda a produção de um biodiesel de microalgas de forma economicamente rentável. O presente trabalho propõe um modelo matemático que permite simular o funcionamento de uma instalação de produção de biodiesel de microalgas através de balanços mássico, económico e energético. Pretende-se deste modo indagar sobre os principais custos monetários e despesas energéticas da cadeia de produção. Concluiu-se que a cultura representa para todos os casos a etapa responsável por aproximadamente 50% do consumo energético, seguida das etapas de extração e secagem. Realizou-se também uma análise de sensibilidade para encontrar parâmetros de entrada mais influentes no custo de produção, rácio de energia líquida, produção anual, custo de investimento e consumo elétrico. Verificou-se que os parâmetros mais influentes são a produtividade de microalgas e o conteúdo lipídico das mesmas. Um método de Monte Carlo foi ainda usado para prever a distribuição estatística do custo de produção, rácio de energia líquida e produção anual para várias tecnologias diferentes. Os valores médios de custo de produção do litro de biodiesel mantiveram-se no intervalo de 60-85€/L com rácios de energia líquida a variar de 1.1 a 1.8. Mesmo no cenário mais favorável simulado o custo de produção obtido foi de 5,45€/L, valor cerca de 7 vezes superior ao do diesel convencional sem impostos. Apesar de os resultados mostrarem uma inviabilidade da produção comercialmente favorável do biodiesel de microalgas, espera-se que num futuro próximo esta tendência seja invertida caso a inovação tecnológica permita garantir taxas de crescimento e conteúdos lipídicos elevados, e melhores eficiências de recuperação de consumíveis como os solventes.

Biofuels and other renewable energy sources have seen increasing importance in the panorama of modern energy sources, due to the development of the global needs and the rapid consumption of the planet's fossil fuels. Microalgae appears as a promising feedstock for biodiesel production due to its high growth ratio, low utilization of land, possibility of wastewater treatment, and not causing a food-fuel feud in raw material. Nevertheless, the existing technological means do not yet allow the production of microalgae biodiesel in a cost-effective manner. This paper proposes a mathematical model to simulate the operation of a microalgae biodiesel production facility through mass, economic and energy balances. The aim is thus inquire about the main monetary costs and energy expenses in the production chain. It was concluded that the culture is in all cases the step that accounts for approximately 50% of energy consumption, followed by extraction and drying steps. A sensitivity analysis was also performed to find the most influential input parameters in the production cost, net energy ratio, annual production, investment cost and power consumption. It was found that the most influential parameters are microalgae productivity and lipid content of the same. A Monte Carlo method was also used to predict the statistical distribution of the production cost, and net energy ratio of annual production for several different technologies. The average values for biodiesel production cost remained in the range of 60-85 € / L with net energy ratios varying from 1.1 to 1.8. Even in the best-case scenario simulated the cost of production obtained was 5.45 € / L, a value about 7 times bigger than that of conventional diesel without taxes. Although the results show that a favorable production of microalgae biodiesel is not viable, it is expected that in the near future this trend is to be reversed if the technological innovation can guarantee growth rates and high lipid content, and better efficiencies in the recovery of supplies like solvents.