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AVALIAÇÃO DO IMPACTO AMBIENTAL DO CICLO DE VIDA DO BIODIESEL
PRODUZIDO POR DIFERENTES PROCESSOS
Thaís Baêta Costa Barbosa1, Camila Costa de Amorim2
1 - Especialista em Saneamento e Meio Ambiente ­ Controle Ambiental na Indústria. Departamento
de Engenharia Sanitária e Ambiental, Escola de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais.
E-mail: [email protected]
2 - Professora Adjunta. Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental, Escola de Engenharia,
Universidade Federal de Minas Gerais. Av. Antônio Carlos, 6627 ­ Pampulha ­ BH-MG. 31.270-901.
E-mail: [email protected]; Tel: +55 31 3409-3677; Fax: +55 31 3409-1879.

RESUMO
A Análise do Ciclo de Vida (ACV) é uma importante ferramenta utilizada para análise de
impactos ambientais de um produto, serviço ou processo. Essa análise é feita levando em
consideração os limites do sistema definidos pela metodologia do estudo, podendo este ser
desde a extração da matéria-prima até a disposição final do produto. O Biodiesel é um
biocombustível renovável, não tóxico e praticamente livre de compostos aromáticos e de
enxofre. Ele representa hoje uma alternativa energética sustentável quando comparado aos
combustíveis fósseis. No Brasil, já existem leis que obrigam a adição de 5 a 20 % de
biodiesel ao diesel de petróleo, com forte tendência de aumento dessa dosagem. Neste
trabalho foi realizada uma análise comparativa do impacto ambiental da produção do
biodiesel por diferentes processos, através de dados obtidos em ACV realizadas com a
utilização de óleos vegetais virgens e usados, diferentes solventes (metanol e etanol) e
diferentes catalisadores (ácidos e alcalinos). O objetivo dessa pesquisa foi avaliar qual
processo produtivo representa o menor impacto ambiental em todo ciclo de vida desse
biocombustível. Foram consideradas quatro categorias de impacto: saúde humana,
qualidade do ecossistema, mudanças climáticas e recursos naturais. Os resultados
encontrados demonstraram que o metanol é o álcool mais utilizado na produção de biodiesel
por ser mais barato, porém observou-se que os processos produtivos que usaram esse
solvente geraram maiores impactos ambientais do que os processos que utilizaram o etanol.
Dentre os diferentes catalisadores usados, o processo que demonstrou os menores
impactos ambientais a partir de óleos virgens foi o de catálise alcalina com NaOH. Já entre
os óleos usados, o processo de metanol supercrítico usando propano como co-solvente foi o
melhor no aspecto ambiental.
Palavras-Chave: Biodiesel, Avaliação de Impactos Ambientais, Análise de Ciclo de Vida.
ABSTRACT
Life Cycle Assessment (LCA) is used for evaluate the environmental impacts of a product, a
service or a process. This analysis is made taking into account the system limits defined by
the methodology of the study, which may be from the extraction of raw materials to the final
disposal of the product. Biodiesel is a biofuel renewable, non-toxic and substantially free of
aromatics and sulfur. It is an alternative ofsustainable energy when compared to fossil fuels.
In Brazil, there are laws that require the addition of 5 to 20% of biodiesel to petroleum diesel,
and the tendency is to increase this dosage. This study made a comparative analysis of the
environmental impact of the production of biodiesel using different processes, with data
obtained in other studies of LCA using vegetable oil and waste cooking oil, different solvents
(methanol and ethanol) and different catalysts (acidic and alkaline). The aim of this study
was to evaluate the production process which represents the lowest environmental impact
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Este trabalho foi recebido pela Comissão Cientifica e pertence aos anais do Congresso.
O conteúdo do trabalho é de inteira responsabilidade do autor.

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throughout the life cycle of this biofuel. Were considered four categories of impact: human
health, ecosystem quality, climate change and resources. The results showed that methanol
is most used in biodiesel production because is cheaper, but it was observed that the
production processes that used this solvent generated more environmental impacts than the
processes that used ethanol. Among the different catalysts, the process that demonstrated
the lowest environmental impacts from virgin oils was the alkaline catalysis with NaOH.
Evaluating the process from waste cooking oils, the supercritical methanol using propane as
co-solvent was the process with lowest environmental impacts.
Key-Words: Biodiesel, Environmental Impact Assessment, Life Cycle Assessment.
INTRODUÇÃO
A maior parte de toda a energia consumida no mundo provém do petróleo, uma fonte
limitada, finita e não renovável. A cada ano que passa, aumenta o consumo de combustíveis
derivados do petróleo e, consequentemente, aumentam os impactos ambientais associados
à utilização de fontes de energia não renováveis (FERRARI et al., 2005; OLIVEIRA et al.,
2008 apud SANTOS & PINTO, 2009). Cada vez mais se têm buscado soluções para
minimização desses impactos e nesse contexto surgiram os biocombustíveis.
Os biocombustíveis são combustíveis obtidos a partir de energias renováveis e tem sido
cada vem mais destacado na discussão mundial sobre recursos energéticos, como é o caso
do biodiesel. Definido pela Lei 11.097/05 (BRASIL, 2005), o biodiesel é um "Biocombustível
derivado de biomassa renovável para uso em motores a combustão interna com ignição por
compressão ou, conforme regulamento, para geração de outro tipo de energia, que possa
substituir parcial ou totalmente combustíveis de origem fóssil".
A produção do biodiesel como qualquer outro processo produtivo gera impactos no meio
ambiente, porém existem processos que são menos impactantes que outros. O processo
produtivo do biodiesel é comumente feito através da transesterificação (Figura 1). Esse
processo consiste em uma reação entre um triglicerídeo com um álcool na presença de um
catalisador, formando o biodiesel propriamente dito que é um éster alquílico e o glicerol (ou
glicerina). Essa reação reduz a alta viscosidade dos óleos vegetais, impedindo a formação
de incrustações nos motores quando se utiliza o biodiesel, permitindo assim, que esse
biocombustível formado possa ser usado em motores diesel sem prejudicar o sistema
(KNOTHE, et al., 2006).

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FIGURA 1 Reação de Transesterificação
Fonte: Adaptado de KNOTHE et al., 2006.
O triglicerídeo usado na transesterificação pode ser de origem vegetal, a partir de óleos
vegetais; ou de origem animal como sebo bovino, banha de porco e gordura de frango, além
de óleos de peixes; e até mesmo a partir de resíduos oleosos compostos de óleos usados
de fritura (VARANDA, et al., 2011). Segundo Phan & Phan (2008), o preço do óleo vegetal
virgem pode inviabilizar o uso do mesmo na produção de biodiesel, já que este aumenta o
valor da produção em até 1,5 vezes quando comparado com a produção de diesel de
petróleo. Por isso é comum o uso de óleos usados de fritura na produção do biodiesel, que
além de reduzir os gastos no processo, ainda é ecologicamente mais viável, pois reduz os
óleos que seriam tratados como resíduos.
Uma desvantagem dos óleos usados de fritura é que possuem muitos ácidos graxos livres
(AGL). Esses AGL, em contato com catalisadores alcalinos reagem formando sabão e água.
Além dessa reação consumir o catalisador, também forma uma emulsão que torna ainda
mais difícil a recuperação e purificação do biodiesel. Uma solução para esse problema é o
pré-tratamento ácido que pode ser feito com o óleo usado para redução dos AGL. Em
contato com o catalisador ácido esses AGL são convertidos em ésteres metílicos (MORAIS,
et al., 2010).
O álcool usado na reação de transesterificação também pode variar. Os mais usados são o
metanol e o etanol. Normalmente o metanol tem vantagens sobe o etanol por ser mais
barato, dependendo da disponibilidade desse insumo, além de que o etanol exige uma
maior temperatura para que ocorra a reação, o que pode implicar em maiores gastos e
inviabilização do projeto (KNOTHE et al., 2006).
Os catalisadores variam podendo ser ácidos, alcalinos, enzimáticos ou heterogêneos. Os
catalisadores alcalinos, mais utilizados na indústria, operam em baixas temperaturas e tem
um tempo de reação menor que os catalisadores ácidos. Os mais utilizados são o KOH
(hidróxido de potássio) e o NaOH (hidróxido de sódio). Uma desvantagem desses
catalisadores é que eles fazem com que a reação fique sensível ao conteúdo de AGL e
água, uma vez que a presença desses leva à formação de sabão.
Diferente dos alcalinos, os catalisadores ácidos não apresentam o risco de geração de
sabão na presença de água. Quando comparada com a catálise alcalina, a catálise ácida
requer maior concentração de reagentes e catalisadores, além de maiores temperaturas.
Outra desvantagem desses catalisadores é o seu resíduo, que corrói metais, tendo que ser
removido completamente do produto final. Os mais utilizados são H2SO4 (ácido sulfúrico) e
HCl (ácido clorídrico).
A reação de transesterificação também pode ocorrer sem a presença de um catalisador. A
vantagem é não ter que adicionar nem remover o mesmo, eliminando uma etapa de
lavagem. Porém a temperatura, pressão e concentração dos reagentes tem que ser muito
alta, tornando difícil esse processo em escala industrial (KNOTHE, et al., 2006). É comum
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também, quando acontece a transesterificação sem a presença de um catalisador, adicionar
um co-solvente à reação. Os co-solventes aceleram a velocidade da reação, uma vez que
aumentam a solubilidade dos álcoois no óleo vegetal. Um co-solvente muito utilizado é o
propano (MORAIS et al., 2010).
O Brasil se destaca no mercado mundial de biodiesel, pois além de ser o segundo maior
produtor do mundo (perdendo apenas para a Alemanha), em 2011, foi o principal mercado
consumidor de biodiesel. Esse fato ocorreu em função do crescimento da demanda
doméstica e da pequena redução do consumo de biodiesel na Alemanha. De acordo com o
boletim de fevereiro de 2012 (ANP, 2012), atualmente existem 65 usinas produtoras de
biodiesel autorizadas pela própria ANP para operação no país, correspondendo a uma
capacidade total autorizada de 19.397,95 m3/dia de biodiesel.
Para a análise dos impactos ambientais dos diferentes processos produtivos de biodiesel no
presente estudo, escolheu-se usar a ferramenta Análise de Ciclo de Vida (ACV). De acordo
com Chehebe (1997), os primeiros estudos sobre ACV surgiram no final da década de 60
durante a primeira crise do petróleo que causou uma crise econômica mundial e gerou uma
preocupação de buscar por novas fontes de energia. O precursor da ACV foi o REPA
(Resource and Environmental Profile Analysis) que, em 1965, avaliou os diferentes tipos de
embalagens de refrigerante usados na época. Com o resultado desse estudo, esperava-se
encontrar a embalagem com os índices mais adequados de emissão para o meio ambiente
e melhor desempenho quanto aos recursos naturais. Mas só em 1991, surgiu a Análise do
Ciclo de Vida (ACV) propriamente dita, ou em inglês, Life Cycle Assessment (LCA); termo
que, de acordo com Hunt & Franklin (1996) apud Ferreira (2004), foi utilizado primeiramente
nos Estados Unidos da América (EUA) em 1990.
Em 2009, no Brasil, criou-se a norma NBR ISO 14040/2009 (ABNT, 2009) que define a ACV
como uma técnica para avaliar aspectos ambientais e impactos potenciais associados a um
produto ao longo de sua vida (isto é, do "berço ao túmulo"), desde a aquisição da matériaprima, passando por produção, uso e disposição. As categorias gerais de impactos
ambientais que necessitam ser consideradas incluem o uso de recursos naturais, a saúde
humana e as consequências ecológicas. A metodologia de uma ACV resume-se em:
compilação de um inventário de entradas e saídas pertinentes de um sistema de produto,
processo ou serviço; avaliação dos impactos ambientais potenciais associados a essas
entradas e saídas e interpretação dos resultados das fases de análise de inventário e de
avaliação de impactos em relação aos objetivos dos estudos.
DESENVOLVIMENTO
Para a realização dessa pesquisa foram selecionados trabalhos em que se avaliou o ciclo
de vida do biodiesel produzido através de diferentes processos com diferentes matériasprimas, solventes e catalisadores, com foco na avaliação do impacto ambiental. Para análise
dos resultados foram utilizados dois estudos de ACV realizados em Portugal (Varanda et al.,
2011, Morais et al., 2010) onde foram comparados as seguintes matérias-primas e insumos:
óleo de palma e óleo de fritura usado, metanol e etanol e catalisadores ácidos e alcalinos.
Os processos escolhidos para esta análise são descritos na tabela a seguir (Tabela 1).
Tabela 1- Processos de Produção de Biodiesel analisados no presente estudo
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Os processos produtivos estudados pelos autores Varanda, et al. (2011) estão
representados neste estudo por algarismos romanos (I, II, III, IV. V e VI). Já os processos
produtivos estudados pelos autores Morais, et al. (2010) estão representados por algarismos
arábicos (1, 2 e 3). Essa diferenciação ocorre apenas para melhor visualização dos dados
dos processos produtivos e consequente otimização do estudo. Esses processos foram
simulados pelos autores utilizando um programa de simulação de reatores químicos,
chamado ASPEN Plus. Os dados de inventário para energias, material de produção,
transporte e tratamento de resíduos foram obtidos do banco de dados do site Ecoinvent,
assumindo o cenário europeu.
O limite do sistema para a realização dessa ACV foi o processo produtivo e as diferentes
matérias-primas utilizadas. Não foram consideradas etapas como a construção da usina, a
distribuição e o uso do biodiesel, além das emissões de poluentes do seu uso (Figura 2).

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Figura 2 - Fluxograma do ciclo de vida do biodiesel e o limite da ACV considerada neste
estudo

A análise dos resultados do inventário do ciclo de vida, etapa posterior à coleta dos dados
foi feita utilizando a metodologia de avaliação de impacto IMPACT 2002+ (JOLLIET, et al.,
2003). De acordo com essa metodologia os resultados do inventário do ciclo de vida são
agrupados em categorias de impacto em nível de ponto médio, também chamada de
categorias de ponto médio. Essas categorias são caracterizadas por impactos ambientais
que contribuem para a mesma categoria de dano (ou categoria de impacto). A seguir, na
Figura 3, é apresentado um esquema com as categorias de impacto avaliadas nessa
metodologia.

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Fig 3 Categorias de impactos de acordo com a metodologia Impact 2002+.
Fonte: Adaptado de JOLLIET, et al, 2003.
Para a avaliação do impacto ambiental devido a utilização de diferentes solventes (metanol
ou etanol) e catalisadores (NaOH e KOH) na produção do biodiesel com óleos vegetais
virgens, os processos de números I a IV (Tabela 1) foram comparados. Na simulação destes
processos a mesma quantidade de eletricidade (2.138 kW) foi utilizada. Os dados do
inventário são apresentados nas tabelas a seguir (Tabela 2 e 3).
Tabela 2 ­ Dados dos processos de transesterificação alcalina utilizando NaOH como
catalisador

Fonte: Dados de VARANDA, et al., 2011
Tabela 3 ­ Dados dos processos de transesterificação alcalina utilizando KOH como
catalisador

Fonte: Dados de VARANDA, et al., 2011
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Pode-se observar que quando o NaOH é utilizado como catalisador, existe um subproduto, o
fosfato de sódio (Na3PO4), que é considerado resíduo por não poder ser reaproveitado após
o processo de produção do biodiesel, com uma geração de 3.832 kg/h o que representa
0,41 a 0,43% do total de biodiesel produzido, considerando a utilização do etanol ou do
metanol, apesar de não haver diferença na quantidade gerada desse resíduo quando há
mudança no solvente utilizado. Entretanto, a diferença no percentual se dá pela diferença na
quantidade de biodiesel produzido que é maior no caso da utilização do etanol. Entre os
processos que utilizam o catalisador KOH, apesar do fosfato de sódio não ser produzido,
existe a produção de um subproduto, o fosfato de potássio (K3PO4), que pode ser
reaproveitado como fertilizante e por isso não foi considerado resíduo, no estudo utilizado
como referência.
Considerando a densidade do biodiesel, a 15ºC, como um valor médio de 880 kg/m3
(KNOTHE, 2006), estima-se que para cada 1000L de são necessários, aproximadamente,
172 kg de etanol, tanto para os processos que utilizaram o KOH como catalisador, quanto
para os processos que utilizaram o NaOH. No caso do metanol, para a produção de 1000L
de biodiesel são necessários, aproximadamente, 125 kg desse álcool. Sendo assim,
observa-se que é necessária uma maior quantidade de etanol quando comparado com a
quantidade de metanol para produção da mesma quantidade de biodiesel.
A partir desse fato e considerando que o metanol costuma ser mais barato que o etanol,
pode-se dizer que, sob o ponto de vista técnico e econômico, a reação via metanol é mais
vantajosa que a reação via etanol. Já sob o ponto de vista ambiental, o uso do etanol leva
vantagem sobre o uso do metanol, já que esse álcool é produzido a partir de biomassa e o
metanol é comumente produzido a partir de combustíveis fósseis além disso, esse insumo é
conhecidamente tóxico elevando o impacto ambiental potencial da sua utilização. Porém,
segundo Parente (2003), é importante considerar as rotas de produção de metanol a partir
de biomassa vegetal, o que pode eliminar essa desvantagem ecológica. Entretanto, vale
ressaltar a elevada capacidade do Brasil na produção de etanol o que pode aumentar as
vantagens competitivas desse insumo.
Quando se considera as categorias em conjunto de impacto ambientais selecionadas,
utilizando a metodologia IMPACT 2002+, o processo que utiliza NaOH e etanol é menos
impactante. Os resultados apontaram que os processos podem ser classificados do menos
impactante para o mais impactante, da seguinte maneira: processo com etanol e NaOH
(processo IV) < processo com metanol e NaOH (processo I) < processo com etanol e KOH
(processo III) < processo com metanol e KOH (processo II). Pode-se observar que, entre as
categorias de impacto consideradas no estudo, o uso do metanol elevou o potencial de
impacto ambiental em comparação com o uso do etanol.
Para avaliar o impacto ambiental da produção do biodiesel a partir de óleos usados de fritura
foram analisados os processos 1, 2 e 3 (vide Tabela 1) estudados pelos autores Morais, et
al. (2010). Os dados das entradas e saídas do sistema para efeito de análise de inventário
são apresentados nas tabelas a seguir (Tabela 4), em kg por tonelada de biodiesel
produzido.
Tabela 4 - Entradas e Saídas no sistema nos processos de produção de biodiesel a partir de
óleos usados de fritura, em kg por tonelada de biodiesel produzido.
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Fonte: MORAIS, et al., 2010
Observou-se que, para a mesma quantidade de biodiesel produzido, o processo do metanol
supercrítico precisou de menor quantidade de óleo usado e de solvente (metanol), além de
não precisar de nenhum catalisador, apenas uma pequena quantidade de propano. Além
disso, ele também não gerou nenhum tipo de resíduos líquidos perigosos ou sais. Já os
outros dois processos geraram os dois tipos de resíduos, fazendo com que fosse necessária
uma etapa de tratamento de efluentes. Outra vantagem do processo de metanol
supercrítico, segundo Kiwjaroun, et al. (2009), é que o mesmo não é sensível a presença de
água e de AGL, sendo assim, não é necessária uma etapa de pré-tratamento como foi feito
no caso do processo 1 (catálise alcalina).
Assim, considerando as categorias de impactos ambientais selecionadas o processo de
metanol supercrítico foi o mais indicado, pois embora gaste mais energia que os outros para
que ocorra a reação, as etapas de recuperação de metanol e purificação dos produtos são
muito mais simples, permitindo uma redução na energia total consumida em comparação
com os outros processos.
E finalmente, para comparar o uso de óleos vegetais virgens com o uso de óleos usados de
fritura foram analisados os processos I, V e VI (vide Tabela 1) dos estudos de Varanda, et
al. (2011). As tabelas a seguir (Tabela 5 e 6) apresentam a quantidade de reagentes,
produtos e resíduos de cada um dos três processos avaliados.

Tabela 5 - Quantidade de reagentes das reações I, V e VI

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Fonte: VARANDA, et al., 2011
Tabela 6 - Quantidade de produtos e resíduos gerados pelas reações I, V e VI

Fonte: VARANDA, et al., 2011
A quantidade de biodiesel e glicerol produzidos foi praticamente a mesma nos processos I e
VI que tiveram a mesma quantidade de óleos como matéria-prima. Pode-se observar
também que o processo V foi o que teve a menor quantidade de resíduo (água + metanol).
Quando são utilizados óleos vegetais virgens, os maiores impactos ambientais são na saúde
humana, e quando são utilizados os óleos usados de fritura, existe um impacto ambiental
positivo sobre a diminuição da depleção dos recursos naturais. O processo menos
impactante, dentre os que utilizaram óleos usados como reagentes, foi o processo V, com
pré-tratamento ácido e catálise alcalina com NaOH.
É importante destacar a elevada produção de glicerina durante o processo de produção do
biodiesel, considerando que esta é produzida em todos os processos de transesterificação,
sendo gerada na proporção de aproximadamente 10% do total de biodiesel produzido. No
Brasil foram produzidos cerca de 2,4 milhões de m3 de biodiesel em 2010 (ANP, 2012), o
que equivale a aproximadamente 2.112 milhões de kg de biodiesel, o que segundo os dados
obtidos, pode corresponder a 211,2 milhões de kg de glicerina. Desse modo apesar da
variedade de utilização desse subproduto (produção de sabão, tintas, adesivos, produtos
farmacêuticos e/ou têxteis); é importante estar atento ao excesso desse insumo no mercado
brasileiro e/ou internacional.
CONCLUSÕES
Para uma análise de ciclo de vida eficiente devem-se levar em consideração os limites do
sistema e as categorias de impacto avaliadas. Fazendo essa análise, deve-se ainda levar
em consideração os aspectos geográficos do local como as condições climáticas e
disponibilidade de matérias-primas, além do preço dos reagentes disponíveis para que se
possa escolher o melhor processo e as melhores matérias-primas a serem utilizadas.
Utilizando como matéria-prima óleos vegetais virgens, observou-se que o processo no qual
foi realizada uma catálise alcalina com NaOH como catalisador, utilizando o etanol como
solvente foi o processo com menor impacto ambiental associado considerando as
categorias de: saúde humana, qualidade do ecossistema, alterações climáticas e recursos
naturais. Já entre os processos que utilizaram óleos usados de fritura, o processo utilizando
metanol supercrítico e propano como co-solvente foi o mais eficiente, principalmente nas
categorias de impacto de saúde humana e qualidade do ecossistema, entretanto pode ser
um processo mais dispendioso, quando comparado com os processos de transesterificação.
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Dentre esses, utilizando óleos de fritura usados, a transesterificação alcalina com prétratamento ácido foi o processo que apresentou menor impacto ambiental associado.
Concluiu-se também que os óleos usados de fritura são melhores para o meio ambiente na
produção de biodiesel, uma vez que contribuem com a não depleção de recursos naturais e
também com a não poluição dos solos e águas já que esses seriam tratados como resíduos,
caso não fossem reaproveitados para a produção de biodiesel. Além disso, eles reduzem
significantemente o valor do processo produtivo, podendo assim reduzir o preço do biodiesel
para consumo. Entretanto é importante lembrar das dificuldades existentes de logística
reversa desse resíduo o que pode inviabilizar seu uso como matéria-prima nas grandes
usinas produtoras de biodiesel.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem à Pró-Reitoria de Pesquisa da UFMG e à FAPEMIG pelo apoio
financeiro.
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Este trabalho foi recebido pela Comissão Cientifica e pertence aos anais do Congresso.
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