Analysis of efficiency of biodiesel production in a laboratory scale using a Network Data Envelopment Analisys - DEA methodology

Rafaela Ferreira Lopes, João Carlos Correa Baptista Soares de Mello, Ivenio Moreira da Silva

Abstract


This study aims to evaluate the biodiesel production performance in laboratorial scale, applying the Network Data Envelopment Analysis (DEA) model. This model allows to estimate the efficiency and volumes of different kind of oils used in tests. The input and output variables were obtained experimentally at the Laboratory of Post-Harvest Technology and Processing of Agricultural Products - LTPC of the Department of Engineering of the Federal Fluminense University. It was made an efficiency analysis in networks, separated in three stages. In the first stage, were used as inputs: oil, alcohol, catalysts and glycerol (undesirable output) in order to analyze the crude biodiesel production (first stage output). In the second stage, the intermediate product generated in the first stage, was used as input, in addition to acid and deionized water, having as output the washed biodiesel. And, in the third stage, the intermediate product generated in the second stage, washed biodiesel, was used as input, with the final product being the washed and filtered biodiesel. The results suggested that for the production stage, the first one, the smaller volumes were more efficient, but for the global stage the most efficient was the DMU Canola 200mL. The model presented scale returns and a raising scale factor, for all kinds of oil.

Keywords


Efficiency, oils, volumes, stages, Network DEA

Full Text:

PDF

References


AGÊNCIA NACIONAL DO PETRÓLEO, GÁS NATURAL E BIOCOMBUSTÍVEIS – ANP. Resolução ANP Nº 45 de 25/8/2014. Estabelece a especificação do biodiesel e as obrigações quanto ao controle da qualidade a serem atendidas pelos diversos agentes econômicos que comercializam o produto em todo o território nacional. Disponível em: . Acesso em: 05 de agosto de 2017.

CHARNES, A.; COOPER, W. W.; RHODES, E. Measuring the efficiency of decision making units. European Journal of Operational Research, North Holland, v. 2, n. 6, p. 429–444, 1978.

CHARNES, A.; COOPER, W. W. The non-archimedean CCR ratio for efficiency analysis: A rejoinder to Boyd and Fare. European Journal of Operational Research, North Holland v. 15, n. 3, p. 333–334, 1984.

COSTA NETO, P. R.; ROSSI, F. S. L.; 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, São Paulo, v. 23, n. 4, p. 531–537, 2000.

DE CASTRO LOBO, M. S.; LINS, M. P. E.; SILVA, A. C. M.; FISZMAN, R. Avaliação de desempenho e integração docente-assistencial nos hospitais universitários. Revista de Saúde Pública, São Paulo, v. 44, n. 4, p. 581–590, 2010.

FARRELL, M. J. The Measurement of Productive Efficiency. Journal of the Royal Statistical Society, United Kingdom, v. 120, n. 3, p. 253, 1957.

FERRARI, R. A.; OLIVEIRA, S. Biodiesel de soja - taxa de conversão em ésteres etílicos, caracterização físico-química e consumo de energia. Química Nova, São Paulo, v. 28, n. 1, p. 19–23, 2005.

GERIS, R.; SANTOS, N. A. C.; AMARAL, B. A.; MAIA, I. S.; CASTRO, V. D.; CARVALHO, J. R. M. Biodiesel de Soja – Reação de Transesterificação para Aulas Práticas de Química Orgânica. Química Nova, São Paulo, v. 30, p.1369-1373, 2007.

GOMES JÚNIOR, S. F.; SOARES DE MELLO, J. C. C. B. Utilização de Modelo Network DEA na Avaliação de Cursos de Pós-Graduação Stricto Sensu em Engenharia. Anais do XVII Simpósio de Pesquisa Operacional e Logística da Marinha - SPOLM 2014, 2014.

GRIMALDI, R.; GONÇALVES L. A. G.; ANDO, M. Y. Otimização da reação de interesterificação química do óleo de palma. Química Nova, São Paulo, v. 28, n. 4, p. 633–636, 2005.

KAO, C.; HWANG, S. N. Efficiency decomposition in two-stage data envelopment analysis: An application to non-life insurance companies in Taiwan. European Journal of Operational Research, North Holland, v. 185, p. 418–429, 2008.

KARMAKAR, A.; KARMAKAR, S.; MUKHERJEE, S. Properties of various plants and animals feedstocks for biodiesel production. Bioresource Technology, United Kingdom, v. 101, n. 19, p. 7201–7210, 2010.

LIMA, J. R. O.; SILVA, R. B.; SILVA, C. C. M.; SANTOS, L. S. S.; DOS SANTOS JÚNIOR J. R.; MOURA, E. M.; MOURA, C. V. R. Biodiesel de babaçu. Química Nova, São Paulo, v. 30, n. 3, p. 600–603, 2007.

LIN, C. Y.; LIN, H. A.; HUNG, L. B. Fuel structure and properties of biodiesel produced by the peroxidation process. Fuel, United Kingdom v. 85, n. 12–13, p. 1743–1749, 2006.

LORA, E. E. S.; VENTURINI, O. J. Biocombustíveis: Volume 1. Interciência, Rio de Janeiro, v.1,2012.

MATH, M. C.; PREM, S.; CHETTY, S. V. Energy for Sustainable Development Technologies for biodiesel production from used cooking oil — A review. Energy for Sustainable Development, United Kingdom, v. 14, n. 4, p. 339–345, 2010.

MENEGHETTI, S. M. P.; MENEGHETTI, M. R.; WOLF, C. R.; SILVA, E. C.; LIMA, G. E. S.; SILVA, L. L.; SERRA, T. M.; CAUDURO, F.; OLIVEIRA, L. G. Biodiesel from Castor Oil : A Comparison of Ethanolysis versus Methanolysis. Energy and Fuels, Washington, n. 5, p. 2262–2265, 2006.

OLIVEIRA, S. M. M.; COSTA, B., J. Produção de biodiesel. Dossiê técnico. Instituto de Tecnologia do Paraná, 2006.

REDÁ, S. Y.; CARNEIRO, P. I. B. Óleos e gorduras: aplicações e implicações. Analytica, Rio de Janeiro, v. 27, p. 60, 2007.

SANTACESARIA, E.; VICENTEB, G. M.; DI SERIOA, M.; TESSERET, R. Main technologies in biodiesel production: State of the art and future challenges. Catalysis Today, United Kingdom, v. 195, n. 1, p. 2–13, 2012.

SANTOS, M. F. V.; GODIM, A. D.; OLIVEIRA, T. P.; PEIXOTO, C. G. D.; BATISTA, A. C. M.; FERNANDES JUNIOR, V. J. PRODUÇÃO DE BIODIESEL POR TRANSESTERIFICAÇÃO UTILIZANDO CATALISADOR HETEROGÊNEO (KOH/Al2O3). Holos, Rio Grande do Norte, v. 1, p. 241, 2017.

SCHEEL, H. Undesirable outputs in efficiency valuation. European Journal of Operational Research, United Kingdom, v. 132, p. 400 – 410, 2001.

SCHUCHARDT, U.; SERCHELI, R.; MATHEUS, R. Transesterification of Vegetable Oils : a Review General Aspects of Transesterification Transesterification of Vegetable Oils Acid-Catalyzed Processes Base-Catalyzed Processes. Journal of Chemistry Society, United Kindom, v. 9, n. 1, p. 199–210, 1998.

SILVA, P. R. F. DA; FREITAS, T. F. S. DE. Biodiesel: o ônus e o bônus de produzir combustível. Ciência Rural, Santa Maria, v. 38, n. 3, p. 843–851, 2008.

SORDA, G.; BANSE, M.; KEMFERT, C. An overview of biofuel policies across the world. Energy Policy, United Kingdom, v. 38, n. 11, p. 6977–6988, 2010.

XIE, W.; LI, H. Alumina-supported potassium iodide as a heterogeneous catalyst for biodiesel production from soybean oil. Journal of Molecular Catalysis, United Kingdom, v. 255, p. 1–9, 2006.

ZAGONEL, G. F.; RAMOS, L. P. Produção de biocombustível alternativo ao óleo diesel através da transesterificação de óleos vegetais. Revista de Química Industrial, Rio de Janeiro, v. 39, p. 717, 2001.




DOI: https://doi.org/10.5902/2236117032229



DEAR AUTHORS,

PLEASE, CHECK CAREFULLY BEFORE YOUR SUBMISSION:

- IF ALL AUTHORS "METADATA" (ORCID, LINK TO LATTES, SHORT BIOGRAPHY, AFFILIATION) WERE ADDED,

- THE CORRECT IDIOM YOUR SECTION,

- IF THE HIGHLIGHTS WERE ADDED,

- IF THE GRAPHIC ABSTRACTS WAS ADDED,

- IF THE REVIEWERS INDICATION WAS DONE,

- IF THE REFERENCES FORMAT ARE CORRECT(ABNT)

- IF THE RESOLUTION YOUR FIGURES (600 DPI) ARE SUITABLE

*******************************

PREZADOS AUTORES,

POR FAVOR, VERIFIQUE ATENTAMENTE ANTES DA SUBMISSÃO: 
- SE OS METADADOS (ORCID, LINK PRO LATTES, CURTA BIOGRAFIA E AFILIAÇÃO) DE "TODOS" OS AUTORES FORAM ADICIONADOS, 
- IDIOMA, 
- SE OS HIGHLIHTS FORAM ADICIONADOS, 
- SE O GRAPHICAL ABSTRACT FOI ADICIONADO, 
- SE A INDICAÇÃO DOS REVISORES FOI FEITA, 
- SE O FORMATO DAS REFERÊNCIAS ESTÁ ADEQUADO (ABNT) 
- SE A RESOLUÇÃO SUAS FIGURAS (600 DPI) ESTÁ ADEQUADA.

 

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

 

**************************************************

WE ARE ON FACEBOOK! (You are our guest!)

 

Digital Object Identifier (DOI): 10.5902/22361170

Contact: reget.ufsm@gmail.com

...................................................................................


Accesses since 19/06/2012

...................................................................................

Sponsors: