Isso pode parecer um tanto complexo, mas na verdade é mais familiar do que você possa imaginar.
Foto cortesia National Biodiesel Board (em inglês) Grãos de soja podem ser transformados em biodiesel.
Parte do que faz o biodiesel tão atraente e interessante é que ele pode ser produzido a partir de diversas fontes naturais. Apesar da gordura animal poder ser utilizada, o óleo vegetal é a maior fonte de biodiesel. Você provavelmente já usou alguns deles na cozinha da sua casa.
Cientistas e engenheiros podem utilizar óleos de soja, semente de colza, canola, palma, algodão, girassol e amendoim para produzir o biodiesel. O biodiesel pode ser produzido até mesmo de gordura de cozinha reciclada!
O ponto em comum entre todas as fontes do biodiesel é que todos contêm gordura de alguma forma. Óleos são nada mais que gorduras que se liqüefazem em temperatura ambiente.
Essas gorduras, ou triglicerídios (algumas vezes chamadas de triglicérides), são feitas de átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio. Esses triglicerídios são consideravelmente predominantes.
Somados a óleos vegetais caseiros, eles estão presentes até em coisas comuns como manteiga e banha. Você pode já ter visto uma contagem de triglicérides, caso tenha feito algum exame de sangue.
Uma maneira de visualizar estes triglicerídios é pensar em um "E" maiúsculo. Formando a espinha dorsal desse E está uma molécula conhecida como glicerina.
A glicerina é um ingrediente comum utilizado na fabricação de produtos como sabão, produtos farmacêuticos e cosméticos. Anexas à espinha dorsal desta glicerina e formando os elementos horizontais do E estão as cadeias longas compostas de carbono, hidrogênio e oxigênio. Estes são chamados de ácidos graxos.
Então, como estes triglicerídios acabam em um carro, caminhão ou barco? O biodiesel não é óleo vegetal puro.
Embora o óleo vegetal cru tenha sido usado para abastecer motores a diesel no passado, ele normalmente causava problemas. A gordura ou o óleo deve primeiramente ser submetido a uma série de reações químicas a fim de se transformar em combustível.
Há algumas maneiras diferentes de se produzir o biodiesel, mas a maioria das instalações de produção desenvolve o biodiesel industrial por meio de um processo chamado transesterificação.
Neste processo, a gordura ou o óleo é primeiramente purificado e então reagido com um álcool, geralmente metanol (CH3OH) ou etanol (CH3CH2OH) na presença de um catalisador como o hidróxido de potássio (KOH) ou o hidróxido de sódio (NaOH).
Quando isso acontece, o triglicerídio é transformado para formar os ésteres e a glicerina. Os ésteres resultantes são o que então chamamos de biodiesel.
http://carros.hsw.uol.com.br/biodiesel.htm
O termo Alga engloba diversos grupos de vegetais fotossintetizantes, pertencentes a reinos distintos, mas tendo em comum o fato de serem desprovidos de raízes, caules, folhas, flores e frutos.
São plantas avasculares, ou seja, não possuem mecanismos específicos de transporte e circulação de fluidos, água, sais minerais, e outros nutrientes, como ocorre com as plantas mais evoluídas. Não possuem seiva. São portanto, organismos com estrutura e organização simples e primitiva.
As algas podem ser divididas didaticamente em dois grandes grupos: microalgas e macroalgas.
As microalgas são vegetais unicelulares, algumas delas com algumas características das bactérias, como é o caso das cianofíceas ou algas azuis, as quais têm núcleos celulares indiferenciados e sem membranas (carioteca).
A maioria delas tem flagelos móveis, os quais favorecem o deslocamento.
Existem vários grupos taxonômicos de microalgas marinhas, no entanto, as principais são as diatomaceas e os dinoflagelados. Estes são os principais componentes do fitoplâncton marinho, ou plâncton vegetal.
Estas microalgas se desenvolvem na água do mar apenas na região onde há a penetração de luz (zona fótica), ou seja, basicamente até os 200 metros de profundidade.
São responsáveis pela bioluminescência observada ao se caminhar na areia das praias durante a noite. As marés vermelhas, na verdade são explosões populacionais de certos tipos de algas (dinoflagelados), as quais mudam a coloração da água. Estas algas liberam toxinas perigosas inclusive para o ser humano.
As algas marinhas são o verdadeiro pulmão do mundo, uma vez que produzem mais oxigênio pela fotossíntese do que precisam na respiração, e o excesso é liberado para o ambiente. A Amazônia libera muito menos oxigênio para a atmosfera em termos mundiais, pois a maior parte do gás produzido é consumido na própria floresta.
As microalgas pertencentes ao fitoplâncton marinho são basicamente as algas azuis, algas verdes, euglenofíceas, pirrofíceas, crisofíceas, dinoflagelados e diatomaceas. A classificação destes grupos é bastante problemática devido ao fato de apresentarem características tanto de animais como de vegetais.
As macroalgas marinhas são mais populares por serem maiores e visíveis a olho nu. As várias centenas de espécies existentes nos mares, ocorrem principalmente fixas às rochas, podendo no entanto crescer na areia, cascos de tartarugas, recifes de coral, raízes de mangue, cascos de barcos, pilares de portos, mas sempre em ambientes com a presença de luz e nutrientes.
São muito abundantes na zona entre-marés, onde formam densas faixas nos costões rochosos. Estas algas são representadas pelas algas verdes, pardas e vermelhas, podendo apresentar formas muito variadas (foliáceas, arborescentes, filamentosas, ramificadas, etc). As laminarias (Kelp beds) são algas verdes gigantes que podem, chegar a várias dezenas de metros de comprimento).
Todas estas macroalgas mantém uma fauna bastante diversificada, a qual vive protegida entre seus filamentos. Esta fauna habitante das algas é chamada de Fital.
As algas marinhas têm uma função primordial no ciclo da vida do ambiente marinho. São chamados organismos produtores, pois produzem tecidos vivos a partir da fotossíntese. Fazem parte do primeiro nível da cadeia alimentar e por isso sustentam todos os animais herbívoros. Estes sustentam os carnívoros e assim por diante.
Portanto, as características mais importantes das algas são: consumem gás carbônico para fazer fotossíntese, produzem oxigênio para a respiração de toda a fauna, são utilizadas como alimento pelos animais herbívoros (peixes, caranguejos, moluscos, etc), filtradores (ascídias, esponjas, moluscos, crustáceos), e animais do plâncton (zooplâncton). São um grupo muito diverso, contribuindo significativamente para elevar a biodiversidade marinha.
http://www.algosobre.com.br/biologia/algas-marinhas.html
Pesquisa da UFRJ busca produzir etanol a partir de alga marinha
Cientistas estudam espécie que já tem outros usos na indústria. Perto de cana, produção por área 'plantada' seria maior.Uma pesquisa da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) usa um tipo de alga que não se encontra em qualquer lugar.
Tem origem na Ásia, mas no Brasil é que se revelou a possibilidade de se extrair álcool combustível delas. Nem dá tempo de se distrair com a paisagem. Estamos navegando nas águas de Itacuruçá, litoral sul do estado do Rio de Janeiro. Nosso destino não é uma praia.
Estamos atrás de uma plantação: discreta, perto de um costão - dentro d’água, de algas. O que também pode surpreender alguns é a serventia dessas plantas. As algas são as maiores produtoras de oxigênio do planeta. Ajudam a limpar as águas, por se alimentarem de matéria orgânica, esgoto.
Acredite: com a Kappaphycus alvarezii, nós temos contato todos os dias. Ela já é conhecida e explorada há anos em diferentes pontos do mundo, especialmente na Ásia.
Dela se extrai uma geléia, a carragena, que é utilizada em vários produtos: pasta de dente, presunto, xampu e sorvete. No Brasil, até agora, só houve autorização de plantio entre a Baía de Sepetiba, no Rio, e Ilhabela, em São Paulo. O cultivo é fácil e rápido. Em 45 dias, a alga está no ponto da colheita. Feita no braço, trazendo a rede que as mantêm na superfície. Você não sabia, mas já existe uma pesquisa para extrair da Kappaphycus alvarezii mais um produto. ALGA SECA A pesquisa do professor Maulori Cabral, da Universidade Federal do Rio, já dura dois anos.
“A partir dessa alga seca, a primeira coisa é fazer a reidratação, com a lavagem para tirar sais. Ao lavar, você tem as algas que começam a ser reidratadas", mostra Maulori Cabral. A fervura desse material é a próxima etapa - adicionando ácidos para "quebrar" a carragena, transformando-a em um líquido. Depois, nova mistura, agora com leveduras, células que fermentam e produzem álcool a partir de moléculas de açúcar. Após 26 minutos, na estufa a 30ºC, em uma temperatura agradável, a quantidade de gás no tubo mostra que houve uma fermentação perfeita.
“Se tem gás na parte de cima, isso significa que o líquido tem uma mistura de água e etanol. Para ser utilizada como biocombustível, a mistura precisa ser destilada”, explica Maulori Cabral. Segundo o professor Maulori, se tudo der certo, em 2013 o projeto sai do papel. Ainda é preciso aumentar a produção de algas, melhorar as técnicas, investir em novas pesquisas. Só assim, teremos a que está sendo considerada a terceira geração do álcool combustível. Ainda falta muito para isso se tornar realidade.
Mas, segundo os pesquisadores, existem vantagens de se retirar álcool de alga, se comparado com o de cana: é possível uma produção bem maior na mesma área plantada e não ocupa terra, solo. Não é preciso usar água doce para irrigar. E ainda: a cana tem de ser colhida e moída rapidamente. Já a alga, depois de seca, pode ser estocada, servindo para regular a safra
http://materiaprimas.blogspot.com/
Como funciona o biodiesel de algas
Foi dada a largada na corrida por uma nova forma de combustível. Com o preço da gasolina cada vez mais alto, dependência do petróleo e a escassez de recursos no mundo inteiro, encontrar alternativas para os combustíveis e produtos derivados de petróleo tornou-se algo urgente.
Felizmente, os cientistas têm estudado há anos a produção de produtos alternativos para criar um combustível mais limpo e "verde".
© istockphoto.com / Julie FisherBonito, não é? Apesar de parecer arte abstrata, essa coisa pode servir de combustível para nossos carros e aviões em um futuro próximo
É possível que nós usemos um desses combustíveis alternativos em um futuro próximo.
A alga pode ser um elemento milagroso na busca por um produto mais sustentável, de produção em massa e que possa ser convertido em combustível. As algas crescem naturalmente no mundo inteiro.
Em condições adequadas, podem crescer massivamente, quase ilimitadamente.
Você sabia que metade da composição das algas, em peso, é de óleo de lipídios?
Os cientistas têm estudado esse óleo por décadas para convertê-lo em biodiesel de algas - um combustível de queima limpa e mais eficiente do que o petróleo.
Um sinal dos tempos?
As algas foram exploradas como combustível alternativo em 1978 durante o governo do presidente Jimmy Carter.
Os preços da gasolina haviam disparado, as filas nos postos eram intermináveis e o governo estava procurando ajuda para aliviar a crise. O Programa de Espécies Aquáticas, dirigido pelo Laboratório Nacional de Energia Renovável, pesquisou algas com alta produção de óleo para fazer biodiesel.
Após testar mais de 3 mil tipos de algas, o programa concluiu que essa planta de alta produtividade, e se produzida em quantidades grandes o suficiente, poderia substituir os combustíveis fósseis para calefação caseira e transporte.
O que torna o biodisel de algas tão interessante?
A substituição de combustíveis fósseis por algas, um recurso renovável, para produzir biodiesel é uma possibilidade interessante. Antes de mergulharmos no assunto do biodiesel de algas, vamos aprender um pouco mais sobre as algas.
Mais de 100 mil espécies diferentes de organismos vegetais pertencem à família das algas.
Eles têm várias formas e cores, desde pequenos protozoários flutuando em lagoas a grandes bandos de algas marinhas habitando o oceano. Folhas abundantes, musgo graminoso e fungos crescendo em pedras são formas de algas.
Você até pode ver algas em cores diferentes, como vermelho, verde e marrom. As algas são fáceis de plantar e podem ser manipuladas para crescer em grandes quantidades sem perturbar habitats naturais ou fontes de comida. Além disso, é muito fácil "agradá-las"- tudo o que elas precisam é de água, luz do sol e dióxido de carbono.
Então, as algas são todas iguais? Várias algas contêm níveis diferentes de óleo. De todas as algas que existem, a espuma de lagoa, algas que ficam na superfície de lagoas, é a melhor para fazer biodiesel.
© istockphoto.com / Michael MillQuem poderia imaginar que a espuma de lagoas pudesse ser o ingrediente-chave para um combustível verde?
Durante o processo de produção de biodiesel, as algas consomem dióxido de carbono. Em outras palavras, através da fotossíntese, as algas sugam o dióxido de carbono do ar, substituindo-o por oxigênio.
Por esta razão, os produtores de biodiesel estão construindo usinas de biodiesel perto de usinas de produção de energia que produzem muito dióxido de carbono. A reciclagem do dióxido de carbono reduz a poluição.
Dando a largada
Os pesquisadores estão testando outros recursos para o uso de biodiesel. Estes incluem milho, óleo de coco, grãos de soja, sementes de cânhamo, grama-de-ponta, cana de açúcar e resíduos de madeira. Apenas o tempo dirá qual será o maior e melhor fornecedor de combustível.
E quanto às sobras?
As algas também podem ser usadas para a criação de alguns outros derivados úteis - fertilizante e matérias primas industriais - sem ocasionar o esgotamento de outras fontes de comida.
A parte mais interessante do biodiesel de algas é a enorme quantidade que poderá ser produzida.
Produtores de biodiesel afirmam que poderão produzir mais de 100 mil galões de óleo de alga por acre anualmente, dependendo:
do tipo de alga usada;
do modo como as algas são plantadas;
do método de extração de óleo.
A produção de algas tem potencial para um melhor desempenho em relação ao potencial do biodiesel de outros produtos como palmeira ou milho. Por exemplo, uma usina de algas de 100 acres teria potencial para produzir 10 milhões de galões de biodiesel em apenas um ano.
Especialistas estimam que, a cada ano, seriam necessários 140 bilhões de galões de biodiesel de algas para substituir derivados de petróleo. Para alcançar este objetivo, as empresas produtoras de biodiesel de algas precisarão apenas de 95 milhões de acres de terras para construir usinas de biodiesel. Já que as algas podem ser plantadas no interior de qualquer lugar, elas são promissoras na corrida para a produção de um novo combustível.
A extração do óleo das algas pode parecer um trabalho sujo. Então vamos arregaçar as mangas e entender a engenharia do biodiesel de algas.
Extraindo óleo das algas
Como extrair óleo das algas? É como tirar o suco da laranja: com uma reação química adicional. As algas são plantadas em sistemas de lagoas abertas ou fechadas. Uma vez que as algas são colhidas, os lipídios, ou óleos, são extraídos das paredes das células das algas.
Há vários modos diferentes de se extrair óleo das algas. A prensagem de óleo é o método mais simples e mais popular. É um conceito similar ao da prensagem do azeite. Até 75% do óleo das algas pode ser extraído através da prensagem.
Trata-se, basicamente de um processo em duas partes. O método com solvente hexano (combinado com a prensagem) extrai até 95% do óleo das algas. Primeiro, a prensa extrai o óleo. Depois, a sobra das algas é misturada com hexano, filtrada e limpa para não deixar nenhum químico no óleo.
O método de fluidos supercríticos extrai até 100% do óleo das algas. O dióxido de carbono age como um fluido supercrítico quando a substância é prensada e aquecida para mudar sua composição tanto para líquido quanto para gás. Nesse ponto, o dióxido de carbono é misturado às algas. Quando combinados, o dióxido de carbono transforma totalmente a alga em óleo. O equipamento e o trabalho extras fazem desse método uma opção menos popular.
Uma vez extraído, o óleo é refinado usando-se cadeias de ácidos graxos em um processo chamado transesterificação. Aqui, um catalisador como o hidróxido de sódio é misturado com um álcool como o metanol. Isto cria um combustível biodiesel combinado com um glicerol. A mistura é refinada para remover o glicerol. O produto final é o biodiesel das algas.
Você consegue dizer "transesterificação"?
Pesquisadores e engenheiros de biodiesel de algas estão usando um processo estudado em química orgânica chamado transesterificação para criar meios mais eficientes de produzir biodiesel de algas. Nesse processo, um álcool e um composto de éster são misturados. A reação resultante produz um tipo diferente de álcool e um tipo diferente de éster.
O mesmo processo é usado para fabricar tecidos de poliéster. O éster é um tipo especial de composto químico no qual um ácido teve um dos seus grupos hidróxidos, ou uma molécula de hidrogênio e uma de oxigênio unidos, substituídos por uma molécula de oxigênio. Este processo permite que o óleo extraído das algas seja alterado em biodiesel através de uma reação química específica.
O processo de extração do óleo das algas é universal, mas as empresas que produzem biodiesel de algas estão usando diversos métodos para plantar algas em número suficiente para produzir grandes quantidades de óleo.
Agora, vamos aprender como elas fazem isso.
Cultivando algas para uso de biodiesel
Então, falamos sobre o processo que transforma as algas em combustível biodiesel. A principal pergunta que muitas empresas ao redor do mundo estão tentando responder é - como produzir o suficiente para atender à demanda por biodiesel?
O método mais natural de cultivo de algas para produção de biodiesel é através da lagoa aberta. Usando lagoas abertas, pode-se cultivar algas em áreas quentes e ensolaradas do mundo todo para obter produção máxima.
Apesar desta ser uma das técnicas menos invasivas, ela também tem seus poréns. O tempo ruim pode retardar o crescimento, assim como contaminação por uma variedades de bactérias ou outros organismos externos.
A água onde as algas crescem também deve ser mantida em certa temperatura, o que pode ser algo difícil.
Crescimento vertical/produção em laço fechado foram desenvolvidos por empresas de biocombustíveis para cultivar algas mais rápido e de maneira mais eficiente que em lagoa aberta.
Com o crescimento vertical, as algas são colocadas em sacos plásticos transparentes, de modo a serem expostas à luz solar em ambos os lados. Os sacos são empilhados e cobertos para ficarem protegidos da chuva. A exposição extra ao sol aumenta o índice de produtividade das algas, o que, por sua vez, aumenta a produção de óleo. As algas também são protegidas de contaminação.
Outras empresas produtoras de biodiesel estão construindo usinas de biorreatores em tanques fechados para ajudar a aumentar ainda mais a produção de óleo.
Ao invés de cultivar algas exteriormente, as usinas são construídas com tonéis grandes e redondos em seus interiores, para cultivar algas em condições ideais. As algas são manipuladas para crescer ao máximo e serem colhidas diariamente.
Isso favorece uma grande produção de algas, o que, por sua vez, favorece a produção de grandes quantidades de óleo para produzir biodiesel. Usinas de biorreatores fechados também podem ser estrategicamente construídas perto de usinas de energia para capturar excesso de dióxido de carbono que, em outro caso, poluiria o ar.
Os pesquisadores estão testando uma outra variação do contêiner fechado ou processo de lagoa fechada - a fermentação. As algas são cultivadas em contêineres fechados e alimentadas com açúcar para promover o crescimento. Esse método elimina todas as margens de erro, já que permite o controle de todos os fatores ambientais. O benefício deste processo é que ele permite a produção de biodiesel de algas em qualquer lugar do mundo. Mas os pesquisadores estão tentando descobrir como obter açúcar suficiente sem causar problemas.
Aprenda mais sobre os prós e contras do biodisel de algas.
Os prós e contras do biodisel de algas
Tudo parece perfeito, certo? Um material vegetal abundante é cultivado, prensado, quimicamente alterado e misturado para fazer um biodiesel mais limpo e eficiente. Pode parecer ideal, mas há muitos contras que os críticos do biodiesel de algas gostam de levantar.
Um deles é que o cultivo em lagoas abertas é extremamente arriscado, pois a água deve estar em uma temperatura exata. O dióxido de carbono tem que ser bombeado nas lagoas e há um alto risco de contaminação. No entanto, muitos laboratórios de biodiesel de algas estão resolvendo este problema com o uso de sistemas de biorreatores fechados.
© istockphoto.com / Logan BuellO biodiesel de algas pode, em breve, estar no cardápio dos postos de gasolina do seu bairro
Algas por todo o lado
Alguns dos organismos mais diversos do planeta, as algas parecem estar em qualquer área úmida, quente e molhada incluindo brejos, lagoas, pedras e rios. Certas formas até vivem em animais como tartarugas, que estão sempre alternando entre a água e a terra.
Outro problema é a falta de testes reais feitos com biodiesel de algas em carros. Empresas em todo o mundo estão fazendo negócios com grandes companhias de petróleo para testar e produzir espuma de lagoas. Neste momento, eles ainda estão em fase de testes. Até onde sabemos, há apenas um carro movido a biodiesel de algas nas ruas.
Em janeiro de 2008, uma empresa usou o biodiesel de algas para abastecer uma Mercedes Benz E320 a diesel para passear pelas ruas de Park City, Utah (em inglês), durante o Festival de Cinema de Sundance. No entanto, nenhuma estatística sobre o consumo ou tipos de emissão do carro foi publicada.http://carros.hsw.uol.com.br/biodiesel-de-algas5.htm
A UNIVERSITÁRIA DO CURSO DE CIÊNCIAS FÍSICAS E BIOLÓGICAS - UCPEL/PIRATINI, BRUNA DOMINGUES LEU UMA MENSAGEM DE ABERTURA DO ENBIO;
