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3 de agosto de 2015

Artigo técnico: Influência de ésteres de cadeia curta sobre o desempenho de um motor ciclo diesel operado com biocombustíveis

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Publicado por: Petroleo e Energia
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    Texto: Ricardo Polisaitis Oliveira, Daniela Lotaif, Enzo Danilo Silva e Silva, Natália Regina Marques da Silva, Renata Cid Gaspar Serpa e José Alberto Domingues Rodrigues*

    Este trabalho apresenta o estudo do desempenho de um motor ciclo diesel operado com três combustíveis distintos, compostos por: 100% petrodiesel; 60% petrodiesel e 40% biodiesel;  60% petrodiesel, 30% biodiesel e 10% ésteres de cadeia curta. A inclusão desses ésteres na composição de um dos combustíveis está relacionada com a busca por fontes alternativas para a produção de biodiesel, visto que podem ser obtidos de uma reação de esterificação dos ácidos graxos livres extraídos do efluente de uma unidade de tratamento biológico anaeróbio de esgotos sanitários. Foram realizados ensaios de potência, torque e consumo, entre outros. Os resultados mostraram que o combustível que continha ésteres de cadeia curta em sua composição proporcionou maior potência e maior torque ao motor quando operado a baixas rotações em comparação com os outros combustíveis.

    A crise no mercado mundial de energia, causada pela elevação do preço do petróleo, pela incerteza da oferta em longo prazo desse e de outros combustíveis fósseis e pelo agravamento da poluição ambiental e do efeito-estufa, desencadeou uma busca incessante por combustíveis oriundos de fontes limpas e renováveis. No Brasil, o governo acabou apostando na cana-de-açúcar e nos óleos vegetais para alavancar o setor de biocombustíveis. O interesse pela cana vem da crescente demanda de etanol nos mercados nacional e internacional. Já o interesse pelos óleos vegetais decorre não só do consumo de biodiesel no mercado interno, mas também da produção descentralizada de energia, atuando com forte apoio à agricultura familiar e valorizando as potencialidades regionais (Amaral, 2006; Ramos et al., 2003).

    Além dos óleos vegetais, existem outras fontes de matérias-primas que podem ser usadas na produção de biodiesel, como óleo de fritura, sebo bovino e esgoto doméstico. Infelizmente, a maioria delas não é tratada com a devida importância em razão da pequena quantidade disponível e da baixa qualidade atribuída. O custo de aquisição desses insumos, entretanto, é baixo e sua disponibilidade, quase sempre imediata. É por isso que a seleção da matéria-prima não deve ser tratada como uma questão meramente política, e sim como uma decisão técnica em que critérios econômicos, sociais e ambientais sejam avaliados com atenção. Subestimar as margens de liberdade das quais se dispõe, fazendo a seleção por sobreposição de critérios, configura um equívoco estratégico e econômico. Em vez disso, deve-se considerar a implantação de um sistema integrado de produção de biodiesel (Oliveira, 2004; Saad et al., 2006).

    A Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) vem desenvolvendo alguns trabalhos com escuma, resíduo rico em ácidos graxos que sobrenada o esgoto sanitário. Segundo Oliveira (2004), os resultados têm sido bastante satisfatórios a ponto de ser firmada uma parceria com a Companhia Estadual de Águas e Esgotos do Rio de Janeiro (Cedae) para a realização de testes em larga escala, visando comprovar a viabilidade de produção de biodiesel com base  nesse insumo. Normalmente, a escuma constitui um problema para as empresas que gerenciam as estações de tratamento, pois os custos envolvidos desde sua remoção até a disposição final são bastante elevados.

    Ácidos graxos também podem ser obtidos da fase líquida do esgoto, caso o sistema de tratamento seja operado com essa finalidade. Em sistemas biológicos anaeróbios, os ácidos graxos são compostos intermediários da conversão de carboidratos, proteínas e lipídios a metano, de modo que sua obtenção dependeria de uma interferência no processo no momento em que a concentração desses ácidos no meio reacional alcançasse valores relativamente elevados. Os ácidos comumente encontrados são acético, propiônico, butírico, isobutírico, valérico, isovalérico e caproico. Chernicharo (1997) mostrou que as diversas características favoráveis da tecnologia anaeróbia, como baixa produção de sólidos, baixo consumo de energia, baixo custo de implantação e operação e tolerância à aplicação de cargas orgânicas elevadas, constituem um grande potencial de uso dessa tecnologia no tratamento de águas residuárias.

    A separação dos ácidos graxos do esgoto poderia ser feita com o uso de membranas, resina de troca iônica e solventes orgânicos, dada a complexidade do efluente na saída da estação de tratamento, com os ácidos presentes na forma ionizada e misturados a microrganismos, sais inorgânicos e coloides (Playne, 1985; Leite, 2005). Outra possibilidade seria trabalhar com produção e extração de modo conjunto, por meio de uma técnica denominada fermentação extrativa. A aplicação dessa técnica minimiza a inibição que os ácidos causam sobre os microrganismos, garantindo melhores rendimentos de produção (Ozadali, Glatz e Glatz, 1996; Wu e Yang, 2003). Depois de removidos, os ácidos seriam esterificados visando à produção de biodiesel.

    Nesse contexto, este trabalho tem por escopo a busca por fontes alternativas de biodiesel, como o esgoto doméstico, tirando o foco da escuma, fase sobrenadante de baixo volume de produção, e passando-o à fase líquida, mais expressiva quantitativamente. Por se tratar de um tema complexo, o estudo foi limitado à análise da aplicação parcial de ésteres de cadeia curta, potencialmente provenientes do tratamento biológico anaeróbio do esgoto, em motor ciclo diesel.


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