Desde 1º de janeiro de 2010, como medida do Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel (PNPB), é obrigatória a adição de 5% de biodiesel (em volume) a todo óleo diesel comercializado no Brasil. Entretanto, apesar da ideia inicial de apoiar o PNPB na produção de biodiesel a partir da agricultura familiar, atualmente a maior parte do biodiesel produzido no país é a partir de óleo de soja, cuja expansão no país tem impactos ambientais significativos. O uso de óleos residuais, por sua vez, apresenta vantagens interessantes. Por outro lado o uso de metanol na reação de transesterificação faz com que o produto final não seja tão renovável como seria se fosse usado o etanol de cana de açúcar. Neste contexto, o objetivo desta dissertação é estudar a viabilidade técnica e os aspectos ambientais do biodiesel etílico de óleos residuais de fritura como combustível alternativo para substituir parte do óleo diesel consumido no setor de transporte brasileiro no âmbito do PNPB. Do ponto de vista técnico, foi possível constatar que o biodiesel etílico, assim como o biodiesel metílico, é um combustível adequado para substituir parte do óleo diesel consumido no setor de transporte brasileiro, pois as suas propriedades como combustível são semelhantes às do óleo diesel mineral. Do ponto de vista do processo de produção, o uso do etanol para a produção de biodiesel apresenta algumas dificuldades técnicas com relação ao uso do metanol, relacionadas, sobretudo, à maior dificuldade na separação de fases entre o biodiesel e o glicerol e à recuperação e purificação do etanol, que forma mistura azeotrópica com a água. Além disso, o uso de etanol eleva o custo de produção do biodiesel quando comparado com o uso do metanol, devido ao preço mais elevado do etanol, do menor rendimento da reação de transesterificação e da maior complexidade do processo. Ambientalmente, o biodiesel etílico apresenta vantagens com relação ao metílico, visto que o etanol é um insumo renovável, menos tóxico do que o metanol e produzido no Brasil em larga escala a partir de processos sustentáveis e eficientes. Apesar dessas vantagens, o PNPB não apresenta medidas especiais de incentivo à produção de biodiesel pela rota etílica, e praticamente todo o biodiesel produzido no país utiliza a rota metílica de produção. O uso de óleos residuais de fritura também se mostra uma alternativa ambientalmente vantajosa para a produção de biodiesel, apesar de não estarem disponíveis em grande escala, tendo em vista a magnitude do consumo de óleo diesel no Brasil, estes óleos constituem uma matéria prima de baixo custo que pode ser utilizada para complementar a produção de biodiesel, oferecendo uma aplicação energética sustentável a um resíduo potencialmente poluidor e que muitas vezes é disposto de forma inadequada no meio ambiente. Entretanto, do ponto de vista técnico, os óleos residuais de fritura constituem uma matéria prima heterogênea, e a presença de alguns compostos resultantes do processo de degradação dos triacilgliceróis pode ocasionar problemas como a formação de depósitos e gomas nos componentes do motor e do sistema de injeção. Do ponto de vista do processo de produção, os elevados teores de ácidos graxos livres presentes nos óleos residuais de fritura podem impedir a sua conversão em biodiesel através do processo convencional de transesterificação com o uso de catalisadores alcalinos, exigindo o uso de tecnologias alternativas como, por exemplo, o uso de catalisadores ácidos ou a hidroesterificação. Adicionalmente, o uso dessa matéria prima em escala comercial ainda enfrenta problemas relacionados à logística de coleta e armazenamento do óleo descartado. / Since January 1, 2010, the addition of 5% biodiesel (by volume) for all diesel fuel sold in Brazil is mandatory by the Brazilian Biodiesel Programme. However, despite the initial idea of supporting biodiesel production from family farms, currently most of the biodiesel produced in the Brazil is derived from soybean oil, whose expansion in the country has significant environmental impacts. The use of residual oils, in turn, has interesting advantages. Moreover, the use of methanol in the transesterification reaction makes the final product not as renewable as it would be using bioethanol from sugar cane. In this context, the aim of this dissertation is to study the technical feasibility and environmental aspects of ethylic biodiesel from waste cooking oils as an alternative fuel to replace part of the diesel oil consumed in the brazilian transportation sector. From the technical point of view, it was found that ethylic biodiesel, like the methylic biodiesel, is a suitable fuel to partially replace the diesel fuel consumed in the transportation sector in Brazil, because its fuel properties are similar to those of fossil diesel .From the point of view of the production process, the use of bioethanol to produce biodiesel presents technical difficulties in comparison with the use of methanol, mainly related to the greater difficulty in separation between the biodiesel phase and the glycerol phase, and the recovery and purification ethanol, which form an azeotropic mixture with water. Furthermore, the use of ethanol increases the cost of production of biodiesel compared to the use of methanol, due to the higher prices of ethanol, the lower yields of the transesterification reaction and the greater complexity of the process. Environmentally, ethylic biodiesel presents advantages over the methylic, since bioethanol is a renewable raw material, is less toxic than methanol and is produced in Brazil in large scale through sustainable and efficient processes. Despite these advantages, the PNPB presents no special measures to encourage the production of biodiesel through the ethylic route, and virtually all biodiesel produced in the country uses the methylic route. The use of waste cooking oils is also an environmentally advantageous alternative for the production of biodiesel, although not available on a large scale in view of the magnitude of the diesel fuel consumption in Brazil, these oils are a matter low cost material that can be used to supplement the production of biodiesel, providing a sustainable energy application to a potentially polluting waste that is often disposed improperly in the environment. However, from the technical point of view, the waste cooking oils are a heterogeneous raw material, and the presence of compounds resulting from the degradation of the triacylglycerol may cause problems as the formation of gum and deposits in the components of the engine and injection system. From the point of view of the production process, the high levels of free fatty acids in the waste cooking oils can inhibit its conversion in biodiesel trough the conventional transesterification process with the use of alkaline catalysts, requiring the use of alternative technologies such as, for example, the use of acid catalysts or the hydroesterification. Additionally, the use of this raw material on a commercial scale is still facing problems related to the logistics of collection and storage of waste oils.

[pt] A dissertação faz uma análise do Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel (PNPB), criado em 2005, que introduziu na matriz energética brasileira o biodiesel, um combustível renovável e orgânico, que pode ser produzido a partir de óleos vegetais, gorduras de animais e óleos residuais de frituras. O PNPB estabeleceu a adição do biodiesel ao diesel fóssil de forma gradual e parcial, cujo teor deverá alcançar 15 por cento em 2026. O PNPB é analisado com base nos três pilares da sustentabilidade, considerando os aspectos econômicos, sociais e ambientais. Na economia, apesar dos custos do biodiesel serem maiores que os do diesel fóssil, o PNPB vem contribuindo para reduzir a sua importação, melhorando o saldo da balança comercial. Na questão ambiental, o biodiesel, ao substituir parcialmente o consumo de diesel, contribui para a descarbonização do setor de transporte e para que o Brasil cumpra seu objetivo de redução de emissões, determinado no Acordo de Paris (2015), uma vez que o biodiesel emite cerca de 70 por cento menos GEE, em relação ao diesel fóssil. No aspecto social, embora não tenha cumprido o objetivo original de priorizar a agricultura familiar do Norte e Nordeste, o PNPB instituiu desonerações fiscais através do Selo Biocombustível Social aos produtores de biodiesel que adquirissem matérias-primas da agricultura familiar, fomentando a inclusão social, a geração de trabalho e renda no campo e o desenvolvimento regional. Desse modo, o PNPB contribui para os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS), que englobam metas ambientais, econômicas e sociais, que deverão ser cumpridas até 2030. A dissertação também analisa se há competição relevante pelo uso da terra entre a produção de biodiesel e as terras reservadas à conservação ambiental ou utilizadas na produção de alimentos. Por fim, são analisados diferentes cenários tendenciais de produção e uso do biodiesel e biocombustíveis no Brasil, em um contexto em que os veículos elétricos tendem a ser cada vez mais disseminados, mas com intensidade menor no caso dos veículos pesados (caminhões e ônibus) e nos países em desenvolvimento. / [en] The dissertation analyzes the National Program for the Production and Use of Biodiesel (PNPB), created in 2005, which introduced biodiesel into the Brazilian energy matrix, a renewable and organic fuel that can be produced from vegetable oils, animal fats and used cooking oil. The PNPB established the gradual and partial addition of biodiesel to fossil diesel, whose content should reach 15 percent in 2026. The PNPB was analyzed based on the three pillars of sustainability, considering the economic, social and environmental aspects. In the economy, despite the higher costs of biodiesel than diesel, the PNPB has contributed to reducing diesel imports, improving the trade balance. On the environmental side, biodiesel contributes to the decarbonization of the transport sector by partly replacing diesel consumption. It also helps Brazil to meet its Paris Agreement emission reduction objectives, since biodiesel emits about 70 percent less GHG than fossil diesel. In terms of social contribution, even though it did not fulfill its original objective to prioritize family farming in the North and Northeast, the PNPB instituted tax breaks for biodiesel producers who purchase raw materials from family farmers through the Social Biofuel Certificate, fostering social inclusion, the generation of jobs and income in the countryside and regional development. In this way, the PNPB contributes to the Sustainable Development Goals (SDGs), which include environmental, economic and social goals, which must be met by 2030. The dissertation also analyzes whether there is relevant land use competition between the production of biodiesel with land reserved for environmental conservation or used in food production. Finally, different future scenarios of production and use of biodiesel and biofuels in Brazil are analyzed, in a context in which electric vehicles tend to be increasingly widespread, but with lower intensity in the case of heavy vehicles (trucks and buses) and in developing countries.

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A necessidade atual de uso de fontes limpas e renováveis aumentou amplamente o interesse por biocombustíveis. Com isso, são necessários vários estudos para garantir que essas pressuposições de serem limpas e renováveis sejam verdadeiras. Assim, através da leitura das leis e da utilização de um modelo matemático, foram analisadas as políticas de diversos países na América Latina e Ásia, onde as políticas são muito recentes, e da Europa e Estados Unidos, para verificar os principais pontos positivos e oportunidades para essas políticas. Através do modelo shift-share, analisar-se-á quais os principais efeitos das políticas escolhidas por esses países, e, já com sete anos transcorridos desde o início do Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel, poder-se-á analisar em quais pontos o programa evoluiu e em quais pontos ele não trouxe o resultado esperado. Ademais, não se pode esquecer de um momento importante ocorrido logo no início do século XXI, que foi a chamada crise dos alimentos, com aumento nos preços de muitas commodities, e que não deve ter seus efeitos ignorados. Isto feito, notam-se algumas tendências gerais para cada continente, como momentos de alta e queda de preços, e também possíveis movimentos causados pelas políticas adotadas. Apesar disso, é difícil captar os efeitos somente causados por um ou outro fator, pois como visto, o momento todo é favorável, com incentivos vindos de várias frentes. Com a percepção das diferenças entre as políticas regionais, busca-se entender, então, como essas políticas reagirão às questões posteriores a esse período favorável, com a crise econômica. Infelizmente, não é possível se concluir pontualmente quanto de uma variação é causada exatamente por aquele tipo de política ou por outro, e apenas é possível elencar países que se destacam dos demais e tentar, analisando as ações tomadas, citar exemplos de sucessos. / The current need for clean and renewables energy sources vastly raised the interest in biofuels. Thus, several studies are needed to ensure that these assumptions that they are clean and renewable are true. Therefore, by reading the laws and usingf a mathematical model, the policies of various countries in Latin America and Asia, where policies are very recent, and Europe and the United States, to assess the main strengths and opportunities for these policies have been analyzed. Through the shift-share model, the main effects of the policies chosen by these countries will be analyzed and since there were seven years since the beginning of the National Program for Biodiesel Use and Production, we will be able to analyze in which point the program has evolved and at what points he did not bring the expected result. Moreover, an important moment occurred early in the century can\'t be forgetted: it was called the food crisis, with rising prices of many commodities, and its effects should not be ignored.

A necessidade atual de uso de fontes limpas e renováveis aumentou amplamente o interesse por biocombustíveis. Com isso, são necessários vários estudos para garantir que essas pressuposições de serem limpas e renováveis sejam verdadeiras. Assim, através da leitura das leis e da utilização de um modelo matemático, foram analisadas as políticas de diversos países na América Latina e Ásia, onde as políticas são muito recentes, e da Europa e Estados Unidos, para verificar os principais pontos positivos e oportunidades para essas políticas. Através do modelo shift-share, analisar-se-á quais os principais efeitos das políticas escolhidas por esses países, e, já com sete anos transcorridos desde o início do Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel, poder-se-á analisar em quais pontos o programa evoluiu e em quais pontos ele não trouxe o resultado esperado. Ademais, não se pode esquecer de um momento importante ocorrido logo no início do século XXI, que foi a chamada crise dos alimentos, com aumento nos preços de muitas commodities, e que não deve ter seus efeitos ignorados. Isto feito, notam-se algumas tendências gerais para cada continente, como momentos de alta e queda de preços, e também possíveis movimentos causados pelas políticas adotadas. Apesar disso, é difícil captar os efeitos somente causados por um ou outro fator, pois como visto, o momento todo é favorável, com incentivos vindos de várias frentes. Com a percepção das diferenças entre as políticas regionais, busca-se entender, então, como essas políticas reagirão às questões posteriores a esse período favorável, com a crise econômica. Infelizmente, não é possível se concluir pontualmente quanto de uma variação é causada exatamente por aquele tipo de política ou por outro, e apenas é possível elencar países que se destacam dos demais e tentar, analisando as ações tomadas, citar exemplos de sucessos. / The current need for clean and renewables energy sources vastly raised the interest in biofuels. Thus, several studies are needed to ensure that these assumptions that they are clean and renewable are true. Therefore, by reading the laws and usingf a mathematical model, the policies of various countries in Latin America and Asia, where policies are very recent, and Europe and the United States, to assess the main strengths and opportunities for these policies have been analyzed. Through the shift-share model, the main effects of the policies chosen by these countries will be analyzed and since there were seven years since the beginning of the National Program for Biodiesel Use and Production, we will be able to analyze in which point the program has evolved and at what points he did not bring the expected result. Moreover, an important moment occurred early in the century can\'t be forgetted: it was called the food crisis, with rising prices of many commodities, and its effects should not be ignored.