Produção de biodiesel por meio do processo de craqueamento
O processo de craqueamento de óleos vegetais é conhecido há muito tempo. A primeira vez que foi feito o craqueamento, ou pirólise, foi no século XIX. Especialmente como combustível, foram feitos estudos nas décadas de 1920 e 1930. Durante a Segunda Guerra Mundial, os chineses produziram combustível a partir do craqueamento do óleo de Tungue, um vegetal produzido em grande quantidade na China.
O processo de craqueamento
O processo de craqueamento consiste na quebra das moléculas do óleo vegetal, levando à formação de uma mistura de compostos químicos, com propriedades muito semelhantes às do diesel de petróleo, podendo ser usada diretamente em motores convencionais. Essa reação é realizada a altas temperaturas, acima de 350ºC, na presença ou ausência de catalisador.
Pesquisas sobre o craqueamento
Desde 2001, a equipe de pesquisadores do Laboratório de Materiais e Combustíveis – LMC - do Instituto de Química da Universidade de Brasília tem estudado o processo de craqueamento. Esse projeto se iniciou dentro de uma parceria da UnB com a Embrapa, justamente, para desenvolver um processo que pudesse ser levado para comunidades isoladas, fazendas e cooperativas, para tornar o agricultor autossuficiente de energia, ou seja, ele vai produzir a energia que vai usar em seus tratores e veículos, a partir de óleos vegetais, que, muitas vezes, estarão disponíveis na fazenda ou na região.
Durante os trabalhos de pesquisa, foi desenvolvido um protótipo que permite a produção de biodiesel em pequena escala, em um volume de 500L por dia. Outra questão que está sendo trabalhada é o desenvolvimento de novos catalisadores que permitem obter produto de melhor qualidade.
Além disso, estão sendo estudadas todas as potenciais fontes de óleo que existem no Brasil: fontes tradicionais, como soja, girassol, mamona; fontes alternativas, como nativas da Região Amazônica e do Centro-Oeste e, também, resíduos agroindustriais como gorduras animais.
Na fase inicial das pesquisas, o craqueamento térmico, ou pirólise dos óleos, é feito em um aparelho de destilação. O óleo é colocado dentro de um balão e aquecido em uma manta elétrica. Vapores começam a ser formados quando o óleo atinge temperatura próxima de 350°C.
O vapor formado pelo aquecimento do óleo entra em um tubo estreito, que passa dentro de um resfriador, onde circula água fria. Com o resfriamento do tubo, ocorre a condensação do vapor. O líquido resultante escorre para um recipiente. Este líquido é formado por várias substâncias, que foram separadas durante o aquecimento do óleo.
Para obter o combustível a partir desse líquido, é preciso separar as substâncias que o constituem. Para isso, ele é submetido a um processo de destilação fracionada para obter quatro frações com temperaturas de destilação diferentes.
Primeiro, coleta-se o líquido resultante da destilação, em temperatura inferior a 80°C, formado por substâncias mais leves, de menor peso molecular.
Depois, trocando-se o frasco, recolhe-se a fração que vaporiza em temperaturas entre 80 e 140°C. Depois, na fração de 140 a 200°C e, por último, na fração com temperatura acima de 200° C. Essa quarta fração, que contém substâncias mais densas, constitui o óleo combustível propriamente dito.
Depois de a equipe ter dominado o processo de obtenção de combustível pelo craqueamento em laboratório, foi iniciado o projeto de uma planta baixa, para produção em pequena escala, que possibilita a produção de até 5,0 L por batelada. O óleo vegetal ou a gordura e o catalisador são colocados no reator e aquecidos em temperatura de 350°C.
O aquecimento em altas temperaturas provoca a quebra do triglicérides, gerando a mistura de hidrocarbonetos, que vai sair do reator e passar para um segundo reator, onde haverá a presença de catalisadores (leito de catalisador), que irão melhorar a qualidade do combustível formado.
Por fim, o vapor é condensado em um trocador de calor, com uma serpentina e, ao final, obtém-se o biodiesel.
A partir dos resultados promissores obtidos, a equipe projetou e desenvolveu uma planta baixa, ou microusina, para craqueamento térmico de óleos vegetais.
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