3.4 TKMs forklaring av depresjon
3.4.1 Ching’s forklaring av depresjon
De acordo com as diferentes características das matérias primas, bem como, a necessidade da redução da dependência na utilização de óleos alimentares, na produção do biodiesel, as blendas de biodiesel têm sido alvo de pesquisas, visando tornar o processo de produção do biocombustível viável, com matérias primas alternativas, que na maioria das vezes apresentam características específicas que inviabilizam ou dificultam o processo, ou ainda que, devido a sua constituição não se adequam aos parâmetros normativos (DE MELO, 2014).
Na atualidade existe uma necessidade maior de conhecimento sobre a utilização de blendas para a produção do biodiesel, com o objetivo de adequar propriedades aos padrões de qualidade estabelecidos pelas normas da ANP.
Para superar desvantagens como, por exemplo, estabilidade oxidativa, a estratégia pode estar em um estudo mais aprofundado que leve a combinação adequada entre os biodieseis. Esses biodieseis combinados podem representar alternativas viáveis para a questão energética do país. Com as pesquisas, pode-se chegar a uma blenda de biodiesel de alto desempenho.
A indústria de biodiesel utiliza óleos vegetais (líquidos) como matéria-prima principal, porém gorduras animais (sólidas) são também bastante empregadas. Em geral, as gorduras animais são compostas por grande quantidade de ácidos graxos saturados, estando o sebo bovino entre os mais saturados, o que lhes confere características como alta estabilidade oxidativa, mas, por outro lado, alto ponto de fusão. As cadeias saturadas são lineares, tornando maior superfície para contato intermolecular e, dessa forma, aumentando as forças de Van de Waals.
No Brasil, 14,78% do total produzido de biodiesel provêm do sebo bovino (ANP, 2016). Um dos fatores de particular interesse para sua utilização como matéria prima é o preço: ele é a fonte mais barata disponível no mercado (Revista Biodiesel, 2016). Dessa maneira, nos dias de hoje, o desenvolvimento de processos contínuos envolvendo blendas com sebo bovino é uma linha de pesquisa bastante utilizada e promissora. Em relação à soja, desde o ano de 2004, o Brasil é o segundo maior produtor do mundo, o qual produziu aproximadamente 59,4 milhões de toneladas (safra 07/08), suprindo plenamente o mercado interno e contribuindo para o balanço positivo nas exportações. Devido ao uso para fins alimentícios e ao fato de sofrer variações de
preços, economicamente, a utilização do óleo de soja para fins combustíveis, tem sido questionada (VASCONCELOS, 2009).
Ultimamente é admissível a utilização de diferentes sementes de soja, devido a grande variedade nas diversas regiões do país, e por existir uma infraestrutura considerada adequada para a produção nos volumes exigidos à implementação da mistura biodiesel/diesel, na matriz energética nacional (CANDEIA et al., 2009).
O biodiesel de soja tem como componentes majoritários os ésteres dos ácidos graxos oléico (20-30%) e linoleico (50-60%), responsáveis por sua susceptibilidade à oxidação (HERBINET et al., 2008). CANDEIA et al. (2009) referenciaram que o biodiesel de soja pode sofrer degradação oxidativa se for inadequadamente armazenado ou transportado, comprometendo o desempenho e funcionamento dos motores.
3.5 Ensaios Físico-Químicos
3.5.1 Índice de acidez
O índice de acidez é a medida da quantidade de substâncias ácidas no combustível. Esta é uma análise que orienta a escolha das matérias-primas adequadas para serem empregadas na produção de biodiesel, pois um índice de acidez elevado indica um alto teor de ácidos graxos livres, e que tal matéria-prima deve passar por um tratamento prévio, para poder ser utilizada na transesterificação básica (GERPEN, 2007; MAHAJAN et al., 2006).
A Resolução ANP N° 45/2015, estabelece um limite máximo de acidez de 0,5 mg de KOH/g de amostra (LÔBO, 2009) e recomenda a norma ABNT NBR 14448, que utiliza uma solução de KOH como titulante e fenolftaleína como indicador.
3.5.2 Viscosidade cinemática
A viscosidade cinemática é a medida da resistência ao escoamento. Esta propriedade é considerada uma das mais importantes, por influenciar na operação de injeção do combustível no motor, principalmente em baixas temperaturas, que ocasionam o aumento da viscosidade que afeta a fluidez do combustível. Desta forma, a viscosidade cinemática é um parâmetro imprescindível para o diagnóstico de
conformidade para o biodiesel e o petrodiesel, sendo utilizado no monitoramento da qualidade durante o armazenamento, visto que esta aumenta continuamente com o decréscimo da qualidade do combustível (MENEZES et al., 2006).
A RANP 45/2014 recomenda o método ABNT NBR 10441, monitorado através da determinação da viscosidade cinemática a 40 ºC, com limite aceitável entre 3,0 e 6,0 mm²/s (LÔBO, 2009).
3.5.3 Massa específica
Quando se relaciona a massa e o volume da amostra, obtém-se a massa específica ou densidade absoluta. A massa específica do biodiesel está diretamente ligada à estrutura molecular, que depende da composição relativa dos ésteres graxos e também da presença de impurezas na amostra. No entanto, esse valor decrescerá quanto maior for o número de insaturações presentes na molécula, pois menor será a interação entre estas (KNOTHE et al., 2006).
Segundo a ANP, a análise da massa específica do biodiesel é executada de forma semelhante à que ocorre para os derivados de petróleo e uma faixa de valores é fixada entre 850 a 900 kg/m³, como indicada na norma ABNT NBR 14065 (LÔBO, 2009).
3.5.4 Teor de umidade
A água, além de promover a hidrólise do biodiesel resultando em ácidos graxos livres, também está associada à proliferação de microrganismos e corrosão em tanques de estocagem, com deposição de sedimentos. Como o biodiesel apresenta certo grau de higroscopicidade, o teor de água deverá ser monitorado durante o armazenamento (LÔBO, 2009).
A indicação de umidade por Karl Fischer, limita-se aos casos em que a amostra analisada não reage com os componentes do reagente Karl Fischer ou com o iodeto de hidrogênio, formado durante a reação com a água (LUTZ, 2004). A Resolução ANP 45/2014 estabelece que o teor de água no biodiesel seja de no máximo 200 mg/kg, e que seja utilizada a norma ASTM D 6304, a qual indica o uso do Titulador Karl Fischer Coulométrico.
3.5.5 Estabilidade oxidativa
A estabilidade oxidativa do biodiesel está diretamente relacionada com o grau de insaturação dos ésteres presentes, como, também, com a posição das duplas ligações na cadeia carbônica. A quantidade de insaturações presentes no biodiesel varia de acordo com a matéria-prima utilizada. Quanto maior a concentração de insaturações, maior será a probabilidade de ocorrência do processo degradativo, tanto o oxidativo quanto o térmico. Este processo forma produtos insolúveis, que ocasionam problemas de formação de depósitos e entupimento do sistema de injeção de combustível do motor.
A alta temperatura e a exposição ao ar são fatores importantes que afetam a estabilidade do biodiesel, contudo, esta é significativamente afetada quando estes dois fatores estão presentes ao mesmo tempo. A presença de água no biodiesel pode também promover a oxidação (oxidação hidrolítica), no entanto, em menor extensão.
O método Rancimat, a uma temperatura de 110 °C, é aceito como padrão na norma EN 14214 e na RANP 45/2014, para análise da estabilidade oxidativa do biodiesel (método EN 14112), com valor mínimo de período de indução de 8 h (LÔBO, 2009).
3.5.6 Poder calorífico
Uma medida termodinâmica que representa a quantidade de calor liberado durante a queima de uma amostra, é denominada poder calorífico e, em caso de combustíveis para motores, significa a energia ativa para o funcionamento do motor. O poder calorífico do biodiesel é muito próximo do poder calorífico do diesel de petróleo. A diferença média em favor do óleo diesel situa-se na ordem de 5 a 10 %. Entretanto, com uma combustão mais completa, o biodiesel possui uma eficiência maior que a do diesel (PARENTE, 2003).
3.5.6 Teor de ésteres
O teor de ésteres é uma propriedade relevante, devido a indicação do grau de conversão reacional, ou seja, a transformação de triglicerídeos em biodiesel. O baixo teor de ésteres indica um baixo rendimento na reação de transesterificação, ou seja,
grande quantidade de triacilgliceróis, o que pode acarretar dificuldades na combustão e carbonização nos cilindros.
4. MATERIAIS E MÉTODOS
Os procedimentos, testes e caracterizações físico-químicas dos óleos, dos biodieseis e das blendas foram realizados no LARBIO (Laboratório de Referência em Biocombustíveis Professor Expedito José de Sá Parente), localizado na Fundação Núcleo de Tecnologia Industrial do Ceará (NUTEC). As caracterizações físico-químicas foram realizadas de acordo com o manual da Tecbio (Tecnologia Bioenergética Limitada), livro de Métodos Físico-Químicos para Análise de Alimentos do Instituto Adolfo Lutz e normas ASTM (American Society for Testing & Materials), EN (European Standard), AOCS (American Oil Chemists Society) e ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas).
4.1 Reagentes
Os reagentes e solventes utilizados nos procedimentos experimentais estão listados na Tabela 6.
Tabela 6 – Lista de reagentes e soluções utilizados no trabalho.
MATERIAIS PUREZA (%) FABRICANTE
Álcool Metílico 99,8 QHEMIS
Álcool Etílico Absoluto 99,5 QHEMIS
Éter Etílico 99 VETEC
Hidróxido de Potássio 85 VETEC
Solução de Hidróxido de Sódio 0,1M - LARBIO
Solução Indicadora de Fenolftaleína 1% p/v - LARBIO
Sulfato de Sódio Anidro 99 DINÂMICA
Solução Padrão de Nonadecanoato de Metila - LARBIO
Óleo de soja - LIZA
Sebo bovino - -
4.2 Matérias-primas
O sebo bovino foi cedido pelo frigorífico Boi & Cia – Fortaleza/CE. O óleo de soja foi adquirido no comércio local. As blendas de biodiesel de sebo bovino (BSB) e biodiesel de soja (BSJ) foram preparadas nas proporções 25/75, 50/50 e 75/25 (BSB/BSJ).
4.2.1 Obtenção do sebo bovino tratado
Foram realizados dois processos de extração do sebo bovino, em decorrência das dificuldades de trabalho com essa matéria-prima.
4.2.1.1 Primeiro processo
No primeiro processo foi utilizada uma massa de 1545,00 g de gordura animal bruta, para execução da etapa de extração por aquecimento (55-60 ºC) e agitação mecânica (pressão atmosférica), por 60 minutos. Nesta tentativa foi obtido um rendimento muito baixo, pois a matéria-prima era composta de gordura e carne animal, assim, o aquecimento fez com que a carne liberasse sua umidade ao invés de gordura. Os grandes pedaços de insumo impediam a agitação mecânica, causando assim um desequilíbrio térmico. A Figura 5 apresenta um fluxograma do processo de obtenção do sebo.
Figura 5 - Fluxograma da extração do sebo bovino (primeiro processo).
a) Pesagem da gordura bovina b) Sistema de extração (aquecimento + agitação mecânica)
c) Béquer contendo a quantidade de amostra extraída Fonte: Próprio Autor
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4.2.1.2 Segundo processo
Na segunda tentativa, foi usada uma mistura de sebo e nervos bovino moído (1031,56g). A maceração da matéria prima permitiu a agitação mecânica e consecutivamente o aquecimento de forma uniforme, além de aumentar a área de contato, possibilitando um melhor rendimento. Ambas usaram o mesmo método de extração. A figura 6 mostra um fluxograma do processo.
Figura 6- Fluxograma da extração do sebo bovino (segundo processo).
a) Sebo antes do processo de extração b) Sistema de extração (aquecimento + agitação mecânica)
c) Béquer contendo o sebo em estado líquido, resultante do processo de extração
Fonte: Próprio Autor
4.2.2 Filtração do óleo
Foram realizadas duas filtrações, ambas com peneiras de granulometria (20-80 mesh). Visando a remoção de partículas sólidas, oriundas do processo de extração. Na Figura 7 está apresentado o processo.
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Figura 7 – Etapa de filtração do sebo bovino.
Fonte: Próprio Autor