Inovação

Pellets de hidrogel removem água do biodiesel

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Uma invenção revolucionária de pellets de hidrogel pode ser a solução para transformar água e combustível.

No início da década de 2010, pesquisadores do Departamento de Engenharia Química da Universidade Estadual de Campinas (FEQ-Unicamp) constataram que, à medida que aumenta a proporção de biodiesel misturado ao diesel de origem fóssil, é necessário utilizar tecnologia para controlar a quantidade de combustível e o teor de água, pois os elementos se combinam.

Naquela época, a mistura era de 5% de biodiesel e esse percentual aumentará gradativamente nos próximos anos, conforme prevê o Conselho Nacional de Política Energética (CNPE).

O diesel tradicional é usado como combustível para caminhões, ônibus e alguns carros.

Acontece que para que o motor funcione bem com mistura de diesel e biodiesel é necessário retirar a água contida no biocombustível, que é produzido no Brasil principalmente a partir da soja ou gordura animal.

Níveis elevados de água, entre outros problemas, podem causar corrosão em tanques e tubulações, além de entupir bicos, causando problemas no carro.

Via Freepik

Como fazer isso?

O engenheiro químico Leonardo Fregolente, um dos integrantes da equipe e professor da FEQ-Unicamp desde 2017, comenta que é preciso entender a relação dos combustíveis.

Além disso, estudos mostram que o biodiesel é capaz de transportar entre 1.500 e 1.980 miligramas (mg) de água por quilograma (kg) de combustível, cerca de 10 a 15 vezes mais que o diesel fóssil, dependendo da sua temperatura – calor, grande capacidade de absorção.

E o biodiesel também tem a capacidade de absorver melhor a umidade do ar, 6,5 vezes mais que o diesel.

De acordo com a publicação no Journal of Chemical and Technical Data, após 10 dias, o combustível se satura com a água que sai do ar.

Porém, se durante ou após a temperatura cair, a capacidade de água diminuirá e parte da água se separará do combustível, acumulando-se no fundo dos tanques e outros equipamentos.

 

Estudos

No início de junho deste ano, o professor Fregolente não escondeu a satisfação ao mostrar à Pesquisa FAPESP os resultados de mais de dez anos de trabalho. São os tubos ocos ou pastilhas ocas, com cerca de 5 milímetros (mm) de comprimento, embebidos em líquido, uma espécie de biodiesel.

Com uma tecnologia chamada enchimento, os pellets de hidrogel podem ser feitos a partir de um polímero sintético, a poliacrilamida, que faz parte de um grupo de produtos químicos que atraem moléculas de água.

Em laboratório, essa substância sofre uma reação química chamada hidrólise. Ela é hidróxido de sódio (NaOH), ou soda cáustica, e sua capacidade de absorver água livre aumenta cerca de 27 vezes.

Na verdade, os pellets de hidrogel ajudam reduzir a umidade durante a fabricação, transporte, postos de gasolina ou diretamente nos tanques dos veículos.

A engenheira química Letícia Arthus, que trabalhou com o pesquisador, explica que o tipo de hidrogel pode variar dependendo do uso e da necessidade de retirada de água.

Se o hidrogel for de acrilato de sódio, que custa cerca de R400 por quilograma, sua capacidade de retenção de água aumentará para cerca de 1 quilograma de água por grama de hidrogel. A equipe já solicitou cinco patentes.

Via Freepik

Aumento da proporção de biodiesel

O contexto nacional favorece essas inovações. Isso porque o Brasil utiliza aproximadamente 700 milhões de litros (L) de biodiesel por mês.

A proporção obrigatória de biodiesel no diesel atingiu 14% até março de 2024 e poderá chegar a 15% até 2025.

O CNPE estima que essa medida evitará a emissão de 5 milhões de toneladas de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera. Além disso, reduzirá a importação de R$ 7,2 bilhões de diesel .

No entanto, menos poluição significa mais resíduos nos tanques de biodiesel. Por ser denso, a água se deposita no solo. Na fronteira do óleo, fungos e bactérias se multiplicam. Dessa forma, criam uma espessa camada preta de lama que pode entupir tubulações, filtros e injetores de combustível do motor, além de causar ferrugem no tanque.

A produção de biodiesel ocorre pela reação de óleos vegetais com álcool na presença de um catalisador. A reação produz glicerol, matéria-prima com diversas aplicações.

No entanto, as moléculas de biodiesel e outras impurezas, como o sódio, podem combinar-se para formar sabão.

Em seguida, se lava o biodiesel com água, centrifugando para remover vestígios de álcool e glicerol. Um dos métodos que se usa na indústria para remover água é queimar combustível no vácuo por meio de um processo de destilação, que consome muita energia.

Determinações

A Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) determina que o biodiesel saia da usina com quantidade máxima de água de 250 mg por kg de combustível.

Antecipando a absorção de umidade, a tolerância é de até 350 mg por kg no dispensador, o que faz com que seja uma corrida contra o tempo.

Isso porque a remoção do excesso de umidade do tanque de distribuição evita que combustíveis de baixa qualidade passem pelo processo de secagem industrial.

Com a tecnologia tradicional de extração de água, ainda fica esse problema para todos os combustíveis, que enfrentam limitações técnicas e econômicas.

Mas com os pellets de hidrogel, é possível remover a água em um tempo relativamente curto, utilizando materiais reutilizáveis ​​e de baixo custo.

 

Fonte: Revista FAPESP

Imagens: Freepik, Freepik

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