Analyse Examples

O l´ıquido pirol´ıtico pode ser considerado uma microemuls˜ao, em que a fase cont´ınua ´e formada por uma solu¸c˜ao aquosa de produtos da decomposi¸c˜ao da holocelulose, e a fase descont´ınua ´e formada por macro-mol´eculas originadas da pir´olise da lignina. Cerca de 25% (em peso) de ´agua est˜ao presentes no bio-´oleo e n˜ao s˜ao separados facilmente.

O bio-´oleo ´e formado por uma mistura complexa de compostos oxigenados, ca- racter´ıstica que ´e o maior desafio para sua utiliza¸c˜ao (BRIDGWATER, 2004). A gera¸c˜ao

do bio-´oleo ocorre ap´os resfriamento r´apido e condensa¸c˜ao dos vapores produzidos, esse l´ıquido possui colora¸c˜ao marrom (BRIDGWATER; PEACOCKE, 2000; BRIDGWATER et al.,

2001). O bio-´oleo ´e imisc´ıvel com hidrocarbonetos e ´e misc´ıvel com etanol e metanol (MOHAN et al., 2006); ´e sens´ıvel a altas temperaturas sofrendo modifica¸c˜oes qu´ımicas, portanto, n˜ao pode ser destilado convencionalmente; possui um poder calor´ıfico de apro- ximadamente 17MJ/kg, enquanto o dos ´oleos convencionais est˜ao entre 42 e 44MJ/kg (BRIDGWATER; PEACOCKE, 2000).

Os compostos orgˆanicos presentes no bio-´oleo apresentam pesos moleculares mai- ores que o da biomassa. Para materiais lignocelul´osicos, a fra¸c˜ao l´ıquida cont´em ´acidos, ´alcoois, alde´ıdos, cetonas, ´esteres, derivados heteroc´ıclicos e componentes fen´olicos. Al- guns compostos presentes no alcatr˜ao s˜ao resinas, carboidratos intermedi´arios, fen´ois, arom´aticos e alde´ıdos (KLASS, 1998).

Os combust´ıveis provenientes da biomassa podem ser considerados neutros de CO2

e possuem teor de enxofre baixo em compara¸c˜ao aos combust´ıveis f´osseis. Por´em, algumas propriedades do bio-´oleo geram v´arios problemas para sua utiliza¸c˜ao em equipamentos como caldeiras, motores e turbinas a g´as, constru´ıdos para combust´ıveis derivados do petr´oleo. Baixo poder calor´ıfico, comparado aos combust´ıveis convencionais; alto teor de s´olidos (char ); viscosidade elevada; volatiliza¸c˜ao incompleta, instabilidade qu´ımica e corrosividade (pH entre 2,0 e 3,0) limitam as aplica¸c˜oes do bio-´oleo.

O bio-´oleo ainda n˜ao ´e um produto comercial e portanto n˜ao possui padr˜oes de qualidade definidos para aplica¸c˜ao (BRIDGWATER, 2004). Os principais crit´erios para se determinar a qualidade do bio-´oleo s˜ao: baixa quantidade de s´olidos, boas homogeneidade e estabilidade, e um ponto de flash razoavelmente alto (KASPARBAUER, 2009).

A caracteriza¸c˜ao qu´ımica do bio-´oleo ´e dif´ıcil. Apenas uma parte dos componentes pode ser identificada usando-se cromatografia gasosa e espectrometria de massas, mesmo com altas temperaturas e colunas robustas; assim v´arios equipamentos s˜ao necess´arios para a caracteriza¸c˜ao completa (MOHAN et al., 2006).

A principal mudan¸ca necess´aria nos processos de pir´olise ´e a produ¸c˜ao de l´ıquidos com maiores quantidades de hidrocarbonetos, e uma op¸c˜ao ´e a utiliza¸c˜ao de hidrogena¸c˜ao catal´ıtica. Nesse processo, o hidrogˆenio reage diretamente com os l´ıquidos pirol´ıticos ou com vapores intermedi´arios do processo, em elevadas press˜oes e temperaturas (KLASS,

1998).

A hidrogena¸c˜ao catal´ıtica ´e uma t´ecnica bastante desenvolvida na ind´ustria de petr´oleo e pode ser aplicada a ´oleos pirol´ıticos para se obter l´ıquidos com maiores quanti- dades de hidrocarbonetos. Para se diminuir a oxigena¸c˜ao dos l´ıquidos, os vapores produ- zidos na pir´olise podem passar diretamente por catalisadores zeol´ıticos, as condi¸c˜oes de opera¸c˜ao devem ser bem controladas para se evitar a forma¸c˜ao de produtos indesej´aveis, como excesso de carv˜ao. Aditivos inorgˆanicos podem ser empregados para favorecer a produ¸c˜ao de compostos espec´ıficos (KLASS, 1998).

Aplica¸c˜oes para o bio-´oleo

Segundo Bridgwater (2004), algumas das deficiˆencias do bio-´oleo como combust´ıvel po- dem ser melhoradas utilizando-se m´etodos f´ısicos relativamente simples, enquanto outras exigem processos qu´ımicos mais complexos. O processamento mais simples para uso de bio-´oleo como combust´ıvel para transporte parece estar na combina¸c˜ao com o ´oleo diesel. Apesar de os ´oleos pirol´ıticos n˜ao serem misc´ıveis com hidrocarbonetos, com o aux´ılio de agentes surfactanes podem formar emuls˜oes.

Fornos e caldeiras s˜ao comumente utilizados para aquecimento e gera¸c˜ao de energia, s˜ao geralmente menos eficazes do que os motores e turbinas, mas podem operar com uma grande variedade de combust´ıveis, que variam desde o g´as natural e destilados de petr´oleo at´e serragem e carv˜ao. O bio-´oleo ´e uma alternativa para caldeiras, j´a que possui carac- ter´ısticas consistentes, gera um n´ıvel das emiss˜oes aceit´avel e seu uso ´e economicamente vi´avel (BRIDGWATER, 2004).

Os motores a diesel s˜ao eficientes na gera¸c˜ao de energia e podem ser adaptados para a produ¸c˜ao combinada de calor e potˆencia. Motores de velocidade m´edia e baixa s˜ao conhecidos pela flexibilidade no uso de combust´ıveis. As principais preocupa¸c˜oes para a opera¸c˜ao de motores diesel com bio-´oleos s˜ao algumas propriedades espec´ıficas destes l´ıquidos, tais como igni¸c˜ao dif´ıcil, corrosividade e presen¸ca de char (BRIDGWATER, 2004).

As turbinas a g´as s˜ao usadas em v´arios processos, como gera¸c˜ao de energia el´etrica e fornecimento de energia a avi˜oes. As duas principais categorias de turbinas s˜ao as indus- triais e as utilizadas em aeronaves. A maioria das turbinas a g´as operam em destilarias de petr´oleo ou com g´as combust´ıvel, no entanto, se devidamente projetadas podem utilizar qualquer combust´ıvel. Turbinas a g´as podem ser modificadas ou reprojetadas para resistir `a algumas das propriedades dos ´oleos pirol´ıticos de biomassa (BRIDGWATER, 2004).

Por v´arios s´eculos os l´ıquidos pirol´ıticos da madeira foram a fonte mais importante de produtos qu´ımicos tais como metanol, ´acido ac´etico, terebintina, alcatr˜oes e outros. Atualmente, a maioria destes compostos pode ser produzida a um custo menor a partir de outras mat´erias-primas derivadas de g´as natural, petr´oleo ou carv˜ao. Mais de 300 compostos j´a foram identificados em ´oleos pirol´ıticos provenientes da madeira, no entanto, as quantidades s˜ao baixas e o isolamento individual de compostos espec´ıficos raramente ´e pr´atico e econˆomico, j´a que requer t´ecnicas de separa¸c˜ao complexas. Por´em, a obten¸c˜ao de produtos a partir dos principais componentes do bio-´oleo ou do bio-´oleo como um todo, isolando os grupos funcionais predominantes (grupos carbonil, grupos fen´olicos), ´e vi´avel (BRIDGWATER, 2004).

Um das potenciais aplica¸c˜oes para l´ıquidos pirol´ıticos de tabaco e de caf´e ´e no controle de pragas agr´ıcolas, como pesticida. A busca por pesticidas eficazes e seguros ´e um desafio permanente, j´a que as esp´ecies se adaptam rapidamente a maioria dos pesticidas que s˜ao aplicados (BOOKER et al., 2010).

Booker et al. (2010) investigaram as propriedades inseticidas do bio-´oleo de tabaco. O bio-´oleo foi produzido por meio de pir´olise e as caracter´ısticas inseticidas foram analisa- das para algumas esp´ecies. Foram investigadas as atividades antif´ungica, antibacteriana e pesticida contra alguns tipos de fungos, bact´erias e um tipo de besouro (Besouro das batatas do Colorado). Identificou-se a a¸c˜ao pesticida da nicotina contra a esp´ecie de be- souro, mas n˜ao sobre os microrganismos. O bio-´oleo isento de nicotina se mostrou ativo contra a esp´ecie de besouro e contra alguns microrganismos. Provavelmente, m´ultiplos componentes foram respons´aveis por essa atividade. Estes componentes n˜ao foram letais para todos os microorganismos examinados, demonstrando que esses produtos qu´ımicos s˜ao t´oxicos para esp´ecies seletivas, o que ´e uma caracter´ıstica desej´avel para um pesticida. Bedmutha et al. (2011) estudaram o efeito pesticida do bio-´oleo proveniente da borra de caf´e, focalizando sua atividade inibit´oria sobre bact´erias fitopatogˆenicas e sobre o besouro estudado por Booker et al. (2010) (Besouro das batatas do Colorado). O bio- ´oleo de borra de caf´e foi ativo contra algumas bact´erias e contra o tipo de besouro. Os estudos mostraram que o bio-´oleo deve ser usado em alta concentra¸c˜ao (no m´ınimo 10%) para apresentar toxicidade aguda em menos de 48h. Assim, h´a a possibilidade de algumas atividades inseticidas ocorrerem em concentra¸c˜oes mais baixas, em que a¸c˜oes repelentes

podem predominar. Bio-´oleos que n˜ao continham fra¸c˜oes de fen´olicos promoveram mor- talidade ainda mais alta para o besouro; assim a atividade pesticida n˜ao foi atribu´ıda aos compostos fen´olicos presentes no bio-´oleo de borra de caf´e.