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DE QUíMICAINDUSTRIAL

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Qt!J'íMICA~eMFOCO

CÉLULA DE EN'ERGIA

PRODUÇÃO DE BIOCOMBUSTíVEl

Associação Brasileira de Química esu'as Regionais

~ Associação Brasileira de Química~ Utilidade Pública Federal- Decreto 33254 de 08-07-53

ANO 6fl~NQ,,?17 ~ 2001

~çQ)ITRE"'l$1iA DE", ,'-c ~

QUlMlCAlNDUS1iRU~L

íNDICE

- >tLCongriessq &ras'iíleirode Quím-ica 4

-Cél{tlil'8 (iJ,een'etrg,i'8 .' 7

-Química ê'nrF'oco ' 14..

~ Prodltl,tO' 'ale 'lIiocom bêlS'í;ye~1'.

~I,tern'at'i~,o .a.o Q'IieQgii'esel

â!'ra~éis dia,trajnseiste;rifh~a'ção de,

'Olie'os VeIDtai,s~.f"."'..". .,' .'.,' ,.., ~ 17

SÊ~ÕE'5~g .,"'õiií" ,'~"',

Aé)ôNT'EGEN DO. ., , 3

EMPR'EfSAS 2[11'

PPl;í)GIESSôS, PRODOTQS,

S ER'\;//ÇO'5 ,~&

AG'/ENfBA , 38 Capa- "" ~--< -..~u

Impresso em Janeiro de 2001

CapaCortesia: FARMANGUlNHOS

Montagem: José S. T. Coutinho,

2 REVISTADE QUíMICA INDUSTRIAL- NQ717 - 2001

Brasil fica com a"presidência da ALIPCAST

A presidência da ALIPLAST -Associação Latino-Americana daIndústria do Plástico seráexercida nos próximos 12 mesespelo empresário Merheg Cachum.Atual presidente da ABIPLAST -Associação Brasileira da Indús-tria do Plástico, Cachum retornoueste semaria do México onde,como representante brasileiro,participou da Assembléia GeralOrdinária com os demais repre-sentantes latino-americanos

para, entr~ outros temas, elegera nova diretoria.

Constituída em 1996, aALIPLAST.ê-'mma entidade comsedei,t}~dtante, que se localizasem1>:renOJPaís que, detém a pre-s~~dênei8;. ~ntre seus principaisobj~tiNo;?, destaca-"se o esforçoconJunto para o desenvolvimentoregiol)gl do setor, intercâmbiotecnológico entre os países mem-bros,g,análise e encaminhamen-to cre P,FQ]'>ostasconjuntas âs au-tori€l~ádE;sdos respectivos paísesreferé'nte$" ~9 comércio regionalde'ptpau,t<fs~plásticos .

Integr~r.Q aALIPLAST as asso-cia(,?i!)es~g,êionais dos seguintespa~s~s:~Jt~~1;'I,tina,Brasil, Boli~ia,Chile, C. ôilóm~bia, Costa-Rica, EI'~

Salvador, Equador, México, Par~:-gUai, Perm, Uruguai e Venezuela.(PR).

Atuação~R~.~poo~ãVelwmelhora geré"nciàmento

amioiental

A transparência dos processose a significativa melhoria do de-sempenho das indústrias do se-tor químico nas áreas de saúde,segurança e meio ambiente sãoinquestiõnáveis resultados doPrograma AtuaçãoeRespônsável,que completou e ano passado,

REVISTADE QUíMICA INDUSTRIAL- NQ 717 - 2001

seis anos de sua implantaçãopela Abiquim, a Associação Bra-sileira da Indústria Química. Osdados comparativos nos índicesde emissão de poluentes e de ru-ídos, acidentes de trabalho esaúde dos trabalhadores e da co-munidade nas oito regionaisonde o programa vem sendo de-senvdlvido indicam o real com-

ptometimento das indÚstriascom a adoção de mecanis:m.os deproteção ambiental, responsá-veis,em grande..parte, pÔr gan-hos de competitividadee pelamelhoria da imagem das empre-sas. Para avaliar estes resultadose discutir meios de incrementara iniciativa, foi realizaçio emagosto, no Hotel Deville, emGuarulhos, 0.4° Congresso doprograma, com o tema Descobrin-do o Atuação Responsável.

O programa é, na verdade, aversão brasileira do ResponsiJj1veCa,te@;criado no Canadá e hojedesenvolvido por indústrias qu~í-micas...de 40 países. No 13tasil,todas as associadas da AI:>iquimsão automaticamente signatáJ;"iasdo programa. (PR)

TECHNO pfUS-PAtKExpo Brasil 2000

Ao~final de quatro dias devisitação, a TECHNÓ PLUS-PACKEXPO BRASIL 2000 atingiu seuobjetivo principal cbmo Feira denegócios voltada para um merca-do dirigido: atrair o maior nÚmeropossível de :grofissionais e empre-sários ligâdos às indústrias debens de cá,pital e embalagens,. queabastecem setores importantes daeconomia nacional, como produ-tos farmacêuhcos, alimentícios ecosméticos.

Ao todo, mais de 18 mil visi-tantes circularam éntre osestandes de 250 exposiitores'bra-sileiros e estrangeiros, gerandoum volume de negócios da ordem

I ACONTECENDOI

de R$ 400 milhões. Os dados fo-ram divulgados pelo próprio pre-sidente do Grupo Brasil Rio,Ricardo Santos Neto. "O sucessoda Feira comprova a importânciade nossa estratégia em oferecersoluções integradas para merca-dos convergentes", afirma SantosNeto a respeito das vantag~nsapresentadas pelo evento aos seg-mentos industriais nele repre-sentados, os quais são capazes demovimentar, juntos, cerca de12% do. PIE nacional.(PR)

Indústria químicaem foco

Segundo o Relatório de Acom-panhamento çonjuntural (RAe)da Abiquim, Associação Brasilei-ra da Indústria Química, de janei-ro a setembro as Indústrias Quí-micas estão trabalhando no limi-te de produção, alCançando emmédia 90% de sua capacidadeinstalada. Alguns segmentos,conforme mostr:aElo no quadroabaixo, estãofoperando até acimadesta mépia.

Grupos deprodutos

Capacidadeinstalada (%)-------------

Solven tesIndustriais 95Elastómeros 94Intermediários .

pata Vfertilizantes 93..Orgânicos básicos... 9 1Intermediários parafibras sintétieas 91

Nota-se entretanto que apesardeste quadro,.as importaçÕesneste período tiv;~ram um aumen-to de 31% em rélação ao mesrnoperíodo do ano passado, mostran-do claramenté a necessidadrédé'investimentos no setor quí[à;ricoa fim de não piorar aindamáis abalança comercial do Setor,' queJá é deficitária(PR).

3

XL Congresso Brasileiro deQu.fmica

o XL Congresso Brasileirode Química, foi realizado emRecife, no período de 23 a 26de outubro de 2000. Promovi-do pela ABQ - Regional Pernan-buco, o congresso reuniu 1.600participantes, além dos convi-dados da Expoquímica' 2000. Oevento apresentou 20 pales-tras, 3 conferências, umsimpósio, 11 mesas-redondase 31 minicursos com seis ho-ras de duração, discutindo di-versos assuntos relacionadosà Química, sob o tema central:",Química:Ontem, Hoje e Am.ti-nhã" .

O núm~ro de inscritos pagosfoi'de 1.467"pessoas. O número,G1etpabalhos rece19idos foi de732, sendo que aprovados pelaComissão Científica foram 694trabalhos, apresentados emformá de painéis e comunica-ç0es orais. Destes, 1(14 foramde Iniciação Científica.

Nos cursos, o número totalde inscrições foi de 1.284, send~que aqueles com maior núme-ro de inscritos foram os' deTecnologia Cervejeira, minis-trado pelo ProL EduardoHenrique Lima da Brahma com120; Tratamento de RejeitosLab0ratoriais, ministrado peloPraf. Wilson Jardim da Unicampcom". 107; Refino .de Petróleo,ministr~da pelo Prof. Alexandre60mes,da UFRJ com 97.

A cada ano, o número' depr@fissionais de organismospÚblicos, que dependem de

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empenho para pagamento deinscrições aumenta. O númerode inscritos por indústriastambém. Este quadro nos dácerteza comoorganizadores,que estamos na direçãGycerta.Uma programação mais espe-cífica em torno de algumasáreas da química sendo traba-lhada a cada CBQ, vem nosdando uma resposta positiva.Iremos, nos .próximos. anos,especificar ainda mais osCBQ's.

Este ano em Recife rece1ge-mos servidores inscritos deforma oficial por suas institui-ções, da Superintendência deDesenvolvimento da Amazônia,Conselho Nacional de EnergiaNuclear, Instituto de PesqíJ.1i-sas e Desenvolvimento do Exér-cito, Dep,guiamento l'facioIlal dePesquisas Minerais, InstitutoTecnoiógico de Pernam buco,Instituto Nacional de Proprie-dade Industrial, Superinten-dência de Desenvolvimento doNordeste, Eletronuc1ear, Ins-tituto Nacionrul de Tecnologia,CenpesjPetrobrás, Instituto dePesquisas Tecndlógicas,Unicamp, UFPA, ÚFMS, UF:BA,UnB, ETFSC, Liberato Salzano,além de representantes dosCEFET's de vários éstados bra-sileiros.

No Encontro de QuímicaProfissional - ENQUIMPRO,mais uma vez foram apresen-tadas propostas Gtueestarão nasmãOs dos responsáveis pelo

Celso Augusto C. Fernandes*

ensino básico (médio) do Con-selho Nacional de Educação.Sobre esse evento o relato (vejaa seguir) é do Diretor de Edu-caç~a, ProL Luiz EdmundoAguiar, um dos organizadoresdo Encontro.

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REVISTADE QUíMICA INDUSTRIAL - NQ 717 - 2001

REVISTA DE QUíMICA INDUSTRIAL - NQ 717 - 2001

CONGR'ESSO

XIII Jornada Brasileira deIniciação Científica emQuímica

Mais uma vez, a ABQ reali-za em paralelo ao CBQ a apre-sentação de trabalhos de Ini-ciação Científica. Neste ano,concorreram à premiação má-xima, 164 trabalhos científicose segundo a Comissão de Ava-liação, haviam trabalhos denível excelente.

O sistema de avaliação com-preendeu uma primeira análi,-se dos trabalhos ap~ês~ntadospor meio de painéis em qtle osmembros~da Comissão "visitan7~.do" t0ct.OS iOS trabalhos (pelomenos três. membros avaliaramCada trabalho), selecionaram 24.

Esses 24 trabalhos recebe-ram então nova "visita". Apósessa segunda avaliação, a Co-missão selecionou 10 trabalhosque fizeram a apresentaçãooral, e responderam aos ques~tionamentos dos membros dabanca. Como um dos alunesselecionados não defendeu seu

5

[e@NGRESSO

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trabalho, foi imediatamented~es0lassificado, concorn~pdoos ~utro$ nove as pr~rríic!tções

,,;, ... fil. . . "4.ê~Êfiir;l~!roaQ quinto lugar e~qua.tpo mençÔes honrosas.

A C0missão de Avaliação foiaçomIJqsta.lR,p~pss~guint~s mem-b'ros:. Valéti1l'ete Lins.dà Silva,Presidepty,cl,a UFPE; DavidTabak; C~ordenador'dos 'Fraba-lhos, daU'FIKJjFiocruz;AntonioMagalhã~s,cla UFC~'Maria deFátima d~[So'jjza'oI'dáU~:PBi Ma-ria Helen.a ije1l'tes,da UFPAjEcos da A11lazõnia;'Neyla Mar-garida de.Ataújo,da UFB,A;Waulo Isolani,q;a USP; Regi~ede Cássi~..Araújo, da UI[AL;Sergio 'Me,Io, qa UFCjFunéap;Tania Mara Pi,zzolato",claUFRGS.

Os dnco primeiros co~0~cad,9sreceberam, além dos C~r~ifiça'"dos com a designação da Clas-sificação,os seguintes prêmios:do segundo ao quinto colocados,livros. O primeiro colocado, r~-ee13eu R$ 4.QOO,0'0. Os livrosfo:tJam patrocínio da LivrariaSaraiva eô prêmiocdo primeiro

~c010cacloum patrocínio da Llnion<::;arbid,edo Brasil9.u~'jáo'{az asete anos, devendo 11lanter o

montaF),te para o ano que vem.Represeptand0~a ~'t-mpresana

en tq~ga da premiação, o PrQf.Arikerne Sucupira, Diretor deEventos daABQ, que em nomeda lJ;nion Carbidédo Brasil de-sejou sucesso ao à~lamj)Allan,esperando que o mesmo conti-nue seus estudos e se desta-ca:n~o <;omo ,vem fazendo atéentão. Lembrou o Próf. Sucupi-ra qlle esse mesmq, aluno foi osegundo colocado,na Jornada do.anopassa90 e um .dos alunosseledoQados parà" representaro J3rasil pa Conferi.cençia Pan-A~ericana de Química queocorr~1,lesse ano~em Porto Rico.

A :çeIação d",evegcedores' foi:.,1 O}AlZan:H. HC!l1!14nrfla !f(lJNÉSP}

- '~Fixação 'de ÓXido l:osfato (leNió4i'o sO,bre plac.as de'Pitânip uti1:izando cerâmicavítrea".

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~O)Geisamap.da,Pedrini pr.an-dãe,{IJF-ES}- '~cqpla~ntq'da'B~êniêa"'de vape~ frio à Gí!'-AA~dfg Hg' em. ma'riscos dosistema estaário deVitóriâ"..-

3~}~J;ltdréa M:"ollteiro"SantanaSi1l'a (UiF'PE)-"~eJ:,~itosda Fo-toi$C!I"lPrização,~m,-histereose

deJilr}'les de La1'J:gm:u:i:rfl,ede-rivado.s de retina I".4O}",CosmelinaG.dÊi.i.Sílva(UF',QE)- "Esturflo dareQ;çâ;() dedespreendimentofl,e hit1jlf()fJ.ê~ni() ~,()bre superficies de;.1rli'f~e".SiO}iiMa-ginus S. de A;mqrim6fllFPEj- "Prep.aração dté'géisse ~idros transparet:tte$ depoiU.losfato de A lumínj.~:en-velhecimento e sf!cafJ~I1J".Ocorreram ainda a n~\rel

nacional a VIII Maratona. deQ.uíw:íca e pela primeira vez aFeira de Projetos de QuiDJíca- FEPROQUIM. Na MaratQnafotam vencedbres os alunos~tl'ri Maranhão Sereda,.deCuritiba; Cristiane de Soq.zaM'e;nfl,es, de Sâ;o ~uís; A lanJei;ep ~mf!Lr~a,.C!I,de Sâ;oRau-10.Na ÉEPROQUIMforam ~en-ceGLoresos PrqJetos "Guandu"HóCEFETEQ7liiI61't)"is.(are€l.t~cnolôgica) e "Chq.tlQ.,Ácida"dp,Co;légio Conta.tõ de Per-itJ.amOuc()",6areadtidátic.a}.

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REVISTA DE QUíMICA INDUSTRIAL - NQ 717 - 2001

Células de energiaMarcelo LinardiEliana M. AricóEgberto G. Franco

A tecoologl, de células de enetgl.t.m-se desenvolvido bastante nos últlmo.s anos, el1contrandoaplicações diversas comogeridoras de energlaparaa>eletrotração, para fins portáteis e paraud~fd.des estacionárias. Seu grande diferencial é o balxo,{oU'nenhum') Impacto alrdJl'ental e altaeficiência. Ocombustívefmals aprdprlado ainda é alvo.de d'lseussão. Relata-se, brevemente, o

cenário brasllell'o nesta área.

INT'RO'D'UÇÃO° conceito de um novo ener:gético chamado Cé-

lula de Energia ou Célula a Combustív~l começa adespertar um in~eresse cada vez maiç>r na popu1a~ç~o em geral, deixando de ser um tema restrito ~comunidade técq.jco-científica e. empresarial. Esteconceito vem sempre associa,do à crescente preo-cupação de preservação ambienta1,. a automóveiselétricos não pol!.1idores e à geração ele e:nergia commaior aproveitame:nto do combustível. Porém, o con-ceito de células a combustível é hem madsabrangente'; Este artigo tem por objetivo traçar aslinhas gerais deste tipo de tecno10gia, suas pers-pectivas e citar as realizações recentes. Outro objé-tivo não menos importante é apresentar um brevepahorama desta tecnologia no Brasil.

Princípio de fu;nciCJnamento e Upósde>' cé..lulas a combustível

Células a combustível são, em princípio, bateri-as de funcionamento contínuo, que produzem cor-rente contínua pela combustão e1etroquímica a friode um combustível, geralmente hidrogêniol.Na Fi-gura 1 é mostrado um esquema simplificado de umacélula de energia em meio ácido. Assim, nesteexemplo, hidrogêhio é oxidado a prótoris Fl1!imele-ttodo, liberando elétrons, segundo a reação:

..H2 ~ 2 H+ + 2 e- (1)

No eletrodo opostô, consid!'erando~se as célulasa membrana trocã:dora âê prótohs (meio ácido), tefil-se a reação:

2 H+ + 2 e- +%'t02 ~ H20 (2)

A reação global, exotêrmica, pode ser escrita daseguinte forma:

H2 + 1/2°2 ~ H20 (3)

REVISTADE QUíMICA INDUSTRIAL - NQ 717 - 2001

Os eletrodos são condutores eletrônicos perme-áveis aos gases reagentes e são separados um dooutro porum"eletrólito (condutor iõnico). Oe1etrólitopode ser um líquido, um polímero condutor decátions (geralmente saturado com U:In líquido) ouum sólido. Obtêm-se potenciais de trabalho em cé-lulas unitárias para o sistema hidrogêni%xigênioentre 0,5 eO,7 V. Potenciais de circuito aberto fi-cam en1Fe 1,1 e 1,2 V. Geralmente, classificam-seos vários tipos de células a combustível pelo tipo dee1etrólito utilizado e, conseqüentemente, pela tem-peratu:r:i:1de operação.

Na Tabela r estão representados os diferentestipos. de. células a combustível, bem como suas ca-racterísticas principais. As células do tipo alcali-na AFC (A1kaline Fue1 Cell) .têm um papel impor-tante ,~omenteem viagens espaciais, entretanto,este tipo de células foí o precursor das células maismodernas.

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Figura 1 - Esquema simplificado deuma célula a combustível

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CÉLULAS DE ENERGIA

Tabela 1 - Tipos de células a combustível

As reações eletródicas das células a combustí-vel ellvolvem, de uma maneira geral, aFUptura dasligações químicas entre dois átomos de hidrogênioede oxigênío. A ruptura das moléculas diatórhicasFl2e O2 requerem uma energia de ativação da mes-ma ordem de grandeza de suas energias de forma-ção, quando as reações são homogêneas e ocorremem fase gasosa. Em células a combustível, entre-tanto, ambas as reações são heterogêneas e ocor-rem na interfaceeletrodo / eletrólito, sendocatçtlisadas na sup~rfici~ do eletrodo. Devido a essefa:fo'~utiliza-se, nas c~I;!J-Iasde baixa temperaturade operação, platina como catalisador tanto na rea-ção anódica como na catódica 1,2. A platina é dis-persa sob a forma de partículas nanométricas nasuperficie interna de um suporte, geralmente ne-gro de fumo ("carbon black"). O efeito catalítico noânodo resume-se na ruptura por adsorsão químicada 'molécula de If2, enquanto no cátodo somenteno enfraquecimento da ligação oxigêni%xigênio,também por adsorsão química da molécula de O2,As etapas (4a) (4b) e (4c) descrevem a decomposiçãoeletroquímica do hidrogênio.

H2 f-t H2, ads

H2 ads t7 2 Hads

Ha~s + H2O f-t H3O+ + e-

(4a)(4b)(4c)

8

As etapas envolvidas na reduçâo do oxigênio sãosignificativamente mais complicadas, tendo a for-mação de peróxido de hidrogênio como produto in-t~rmediádo, e são mostradas a seguir:

°2 f-t °2, adsO2 ads + H+ + e- f-t °2Hads

°2HadS + H+ + e- f-t H202H202 + 2 H+ + 2 e- f-t 2 H20

(5a)(5b)(5c)(5d)

Pa17acélulas a combustível de alta temperaturade operação nâo há a necessidade da utilizaçãode metais nobres como catalisadores, já que nestafaixa de temperaturas, o próprio metal do eletrodotorha-se suficientemente ativo. Assim, para as cé-lulas a carbonato fundido, utiliza-se como mate-:dalde etetrodo níquel para o âmodo e óxido de ní-quel com incrustações de lítio para o cátodo, queé um semicondutor p. No caso das células cerâmi-cas (SOF~), utiliza-se qm cermet de Ni/Zr02 comomaterial do ânodo, ou seja, uma matriz de níquel~etálico sintetizado, com óxido de zircõnioffnamente distribuído. Como material do cátodoutiliza-se um composto de lantânio dopado comestrôncio, La(Sr)Mn03. Um material utilizado comointerconector é o LaCr03.

REVISTADE QUíMICA INDUSTRIAL - NQ 71 7 - 2001

Eletrólito Faixa deTipos (espécie Temp.("C) Vantagens Desvantagens Aplicações

transportada)Alcalina KOH (OR ) 60-90 Alta eficiência (83% Sensível a CO2,Gases Espaçonaves,(AFC) teórica) ultra puros, sem refonna Aplicações militares

'" do combustível.Mbrana Pólírnero: 80-90 Altas densidades de Custo da membrana e Veículos automotores,(PEMFC) Nafion@ potências e eficiência, catalizador, Espaçonaves e unidades

(H3O+) Operação Contaminação do estacionáriasfilxivel,MoJ?ilidaqe catalisador com CO

Acido H?03 160-200 Maior desenvolvimento Controle da porosidade Unidades estacionáriasfosfórico (H3O+) tecnológico do eletrodo, (lOOKW a alguns MW),(PAFC) Sensibilidade a CO e Co-geração

Eficiência limitada pela eletricidade/calorcorrosão

Carbonatos Carbonatos 650-700 Tolerância a,CO/C02, Problemas(Ie materiílis, Unidades estacionárias defundidos fimdidos Eletrodos à base de Ni necesssidad de 'algutnas centenas de KW(MCFC) (COl) recic1agem de CO2 e eCo-geração

interface trirásica de eletricidade/calordifícil controle

Cerâmicas zrO2 800-900 Alta eficiência (cinética Problemas de materiais, Unidades estacionárias de(SOFC) ( 02-) favorável)e a refonna do expansão térmica e 10 a aIgutníls centenas de

combustível pode ser feita necessidade de pré- KWe Co-geraçãona ,célula refonna eletricidade/calor

~

Nas células de baixa temperatura de operação(PEMFC e PAFC) as reações se processam nos cha-mados eletrodos de difusão gasosa, que são uma es-trutura porosa condutora de elétrons coerente dosistema eletrodo / eletrocatalisador1. A construçãodeste eletrodo tem como função a maximização dainterface trifásica gás-líquido~sóHdo, aumentandoconsideravelmente a velocidade dos processoseletródicos. Os eletrodos de difl2lsão gasosa devemsatisfazer no mínimo duas exigências importantes:(1) devem possuir alta at~:Vidadecatalítica, a fim dese obter altas densidades de corrente e; (2) os po-ros, durante a operação do eletrodo, não podemapresentar forças capilares muito fortes, para nãosugar todo o eletrólito, e a pressão do gás não deveser muito alta, para que o eletrólito não seja total-mente expulso dos poros. Nestes dois extremos oeletrodo torna-se ineficiente. A superficie internados poros do eletrodo é contatada por um filme del-gado do detrólito, de modo que os poros rdativa~mente gr;;andés (diãrríetros entre Q,1 a lmm) fique):l'J.livres 12>araa circulação /difusão dos gases de tra-balho. Osceletrodos de difusão gasosa são.extrema",mente delgados, podendo posstiiir,por exemplo, es~pessuras de 0,1, mm em células de baixa tempera-tura de operação ,ou 0,5 mm em célulaS de alta tem-peratura de operação.

Para a fabricação de eletrodos d~ difusão gaso-sa para células a membrana trocadora de prótons,deve-se antes contatar o catalisador com uma so-lução do eletrólito (Nafion@). Quando o el!?tróli,toestá}1a forma líquida, como é ocaso das célulasPAFC e MCFC, o eletrólito é sugadO pot",uma ma,,-triz porosa fixada entre os eletr0dos. Nas"células aácido fosfórico, utiliza-se carbeto de silício, comdiámetro médio de 0,1 mm, como material para estamatriz. Nas células a carbonato fundido utiliza-seuma .matriz de partículas de LiAI02. O conjunto ele-trodo / matriz / eletrodo é chamado MEA(Mem-brane / Matrix Electrode Assembly) e é mostrado naFigura 2.

Células unitárias apresentam um pot~ncial aber-to de 1 a 1,2 V e liberam, sob solicitação de 0,5 a0,7 V DC. Estes valores são, sob o ponto de vista prá-tico, muito bajxos. Anecessidade de empilhamentoem série de várias unidades de células, (200 a 300,também chamado módulo)., ,como mostrado na Fi-gura 3, torna-se óbvi~,a fIm de se obter potenciaispráticos da ordem de 150 a 200 V.

Uma das vantagens das çélulasde energia é asua eficiência relativa ao combustível. A efIciênciateórica 17de qualquer processo deprq,dução de ener-gia eletroquímica é obtida pelo quociente1:

o:

REVISTADE QUíMICA INDUSTRIAl. - NQ 717 - 2001

CÉLULAS DE ENERGIA

17 = j}"G/ j}"H (6)

A eficiência teórica eletroquímica diminui de 86a 70 % na faixa dé temperaturas de 100 a 1000 OCoA eficiência de Carnot,por sua vez, eleva~se de O a70 % na mesma faixa e somente a temperaturassuperiores a 1000 °C é maior que a eficiência teóri-ca detroquímica. Portanto, células a combustível ahidrogênio apresentam uma eficiência teórica sig-

mamzpm oelotrorllo

Ânodo

Figura 2 - Unidade composta deânodo, cátodo e matriz doeletró/ito, fabricada na forma de filme delgado

Figura 3 - Montagem de .um módulo de unidades de células acombustível: 1- Placabipolar, 2- cátodo, 3- moldura de cátodo,

4- eletró/ito, 15-moldura do ânomo, 6- ânomo

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OÉLULAS DE ENERGIA

nificativamente maior que máquinas de Carnot,principalmente a baixas temperaturas.

A CÉLULA iA ÁCIDOF0SFÓRICOA primeira célula, a combustível funcional foi

construída na década de 30, por Bacon e operava a200 °C;sob pressão, utilizando eletrólito alcalino.Somente no final dos anos 60 teve início o desen ~

volvimento das células a ácido fosfórico, ,PAFC(Phosphoric Acid Fuel Cell) , pela firma UnitedTechnology Corporation, fato que representou umsignificativo progresso tec:qológico. Este tipo de cé-lula não é sensível ao dióxido de carbono e é poucosensível ao mongxido de carbono, que envenena ocatalisador, permitipdo um teor de até 1 % de COno gás de alimentação a 200°C. o desenvolvimen-to desta célula tinha, desde o início, <]objetivo deconquistar o importante mercado das usinasqueimadoras de metano.

Nos anos 80, foi realizada, Nos,E~tados Unidos, aprimeira tentativa de .cànipo qpmti!n sisit;el1Plade40unidades de células a'~ácido fesfárico,9!)Í1irl!~n::tadascom gás natüEral, com. timappt-Ía el'étElcff de 40kW. Uma cO])ldiçã6i1iJJportal%t~jp~e e:5Gperimen-

'*'. '. ..' ..., i!ji.,. '"to foi ...a miriiaturi2.:açãoda~ tedm.Qlb~a de.ieforma e.,.~,conVerSã0i'Clogás,Im.atural3, rea:ções (h)'êe(8).

CH4 +. H20 ~ CO +3 H2CO ê+ ~H2€) ~ CO2 + H2

(7)(8)

El1quanto um processo de reforma industrial con-some 30.ÔÓO m3Jh de gás natüral, uma b:~teria decé1uh.is 'a combustível de 200 kW, com uma efici-ência tqtal de 40 %, consome apenas 50 rn3ih 'Ciomesmo combustível

Na Figura 4 é €lpresentado ;!d.mesql!lema~implifi-cado de uma instalação de células a corrlbustívelde tipo PRFC para.o consumo~d"e gás natural, com-posta por: sistema de processamento químico (re-forma) do gás natural, contendo hidrogênio, dióxidode carbono ei!monóxido de carbono « 1%); o módulodas l.midades de células a combustível; o cOl1versor,que conyerte a corrente contínua produziGla pelascélulas em valores de rede de correntealtetnada e,pgr fim" o trocador de calor e queimador;

, . .' '.' . ..~

CEI.I.JJ""S@DE ALTATEM,PER~1.RA DEOPERAÇÃO

Considera-se, segundo~A-,.Tabela I., dois tipos Glecélulas a combustível de .~ta temperatLtra de ope-ração: MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell) 4 e SOFC(S'otid OXide Fuel Cell). Este tipo de células apre-senta algumas vantagens em relação a outros ti-

10

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Figura 4 - Esquema da mon.tagemde um sistema de cé~ula!iacombustíveldo tipoPAFCa gás natural

pos, como facilidade de'gerenciamento€to elet1tQl.~'tt>(SOFC) é a não necessidade do uso de me,tais J.í'lO-btescomo catalisadores. Além disso, possuemma"i-ores valOres de eficiêJ.í'lciateórica de con"versãio; et&muma alta capa.eidaqe de co"'geraçãO elet1'icid61:'"de/calor. A elevada temperatura de operaÇYãiofav0~rece a cinética dasteações eletródicas epermi!1!e~â.reforma do combustível no própriocorpod~,'c@1~Ut9~<'!í.Á 'f>rineipal aplicação desse ,tipo de célú.la.é a )g~ra-ç~ode energia em únidádes estacionárf"as.

fEntretanto, a ãIta temperatura de opeFàÇ'ãr@1tltà.zlimitações tecnblógicas, como o favore€iifet1}1f@.,iI'e.processos de corrosão, tensões térmicas;'!'fá€li~;ga!'í€l'osdl~tintos comp<méntes, êi:ttre ,outros. Asétapas~gn!-volvidas para a célula tipo SOFC são;

eo + H20 ~.ee>2:+ N2 (ãnodo)02- + H2 -7 H20 + 2 e' (interfaee ãno€tojeletrólito)°2 + 4 e' ~ 2 02" (cátodo)

(9)

( 1"0)(11)

H2 + V:z°2 .~ H20CO+ Vi °2 ~ C@2

~

t'total) (12)

~A empresa alemã MTU, desenvolveu, recente-

'Inente, urná célula a carbom.ato fundido (MCFC) 3

de 300 kW de potência elétrica, "Onde por simplifi-cações radicais da engenn'a:t'ia ~etecnologiada uni-dade, pôde-se reduzir drasticamente os custos glo-bais, eliminando-se a necessidade do custoso tro-cador de calor d'e ruita temperattftra. A reformaendõtérmica dog.ãs,natural é Fealizada na própriacoluna de unidades de células, eliminando-se ocaro reformador e, ao mesmo tempo, resfriando as

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t

células. Em Santa Clara, nos Estados Unidos, foiconstruído um conjunto de unidades 'de célulasMCFC, de 2 MW de potência. E~te programa foi muitoimportante sob"o' ponte", de Vista1Eecnológico, mflssem, resultados comerciais. Também recentementeforam desenvolvidas pequ.enasinstalações de cé;;.lulas cerâmicas.do tipo HEXIS (Heat Exchange SolidOxide Fuel Cell) ,de 10 kW de potência elétrica, parao aquecimento e fornecimento de energia (Bh'Jmé§ti-,co. Estàsuftidades possuem uma configuEaçãe ci-líndrica 3.

Esses.tipos de células (MCFC e SOFC)"'encontram-se, atualmente, .em uma fase de desenvolvimentotecnoló~ico e comprovação técnico-económica.

.'

'"

A"eBLUitA A MEMBRANi:p.OLl'MiEfUeA1:Rf)C".DORADE P.R.\tON'S

São chamadas PEMF,C (proton Exd:"l:angeMembrane Fuel Cell) as células de baixa tempera~tura de operação, que utrlizam uma 'me,mbranapolimérica trocadora de prótons como eletrêHto esão as mais promissoras como alternativa para aeletrotração, em suJbstituiçã0 aos' motores a com-bi!istãointerna.Estas(célulaspossuem.a."s vantagensde .serem robustas' e de fácil acionamemto e desli-gamento, altaeficiêri'cia e baixa (ou nenhuma) emis-,sãO 'de poluentes. Também se aplicam,a ~nidadesesiacionárias geradoras de energia leca1. G faJ:ondetertn~nante para a sua entrada no mercadoié".ain-da, o seu. custo.

ComO eletrólito polimérico utiliza-se à1Gmembra-na 'd.eNflfion@, composta por um pô'límer0perfluerálào' de tetraf1uorpolietileI1o~'onde, n1!:1!mdeseus lftdê's,U!~liléter faz a lig~çãocom um ácido etilsulfônico' ,perF~irorado(grupo ien0génico). Aestru,-tura da membrana Nafion@é dada por:

CÉLULAS DE ENERGIA

O uso. comercial deste tipo de célula era inima-ginável" inicialmente, devido à grande quantidadede platina necessária na constituição do eletrodo.A mudança de cenário veio com a utilização denegro de fumo como suporte da platina (eletrocatali-sadpr). Seguindo a idéia introduzida por Raistrick6e@~ottesfeld7, constatou-se, no inicio d0s anos 90,que se podia utilizar, de forma mais eficiente, a su~perficie,da.platina, Gluando se contatava a superfi-cie interna do suporte com o ionómero da membra-na. Este processo resulta em namocristais de plati-na; dispersos no suporte em contato com o eletrólito(Nafion@).Este fato reduziu a quantidade necessá~ria de platina, tornando viável a comercializaçãodeste tipo <te célula<.

~.&i~R&tR.ÇÃOAutomêveis elétricos hIovidos a células de energiafazem uso das células do tipo PEMFC e são veiculosde emissão zero, desde que utilizem hidrogêniocomo" combustível. .h empresa canadense BallardPowerSystems'ap;r;esentouseu novo modelo de con-ju.nto decélu~laja cQmbustível do tipoPEMFC, o Mark900 com capacidalàe de gerar 75kW(100hp),estan-do 'preparada para operar com hidrogênio O"blmetaFlolreformado.Aempresa,DaimlerChrysler, em cooperação com àBa!bl"ar;d,desenvolveu um ônibus mpvido, a PEMFCe vem executando~várias etapas para. o desenvolvi-mento de um automóvel de passeio viável, movidoa célula de membrana polimérica. Como resultadode seus esforços, esta empresa a],'):J?esehtou"'aOpiÚ!!blico vários[automóyeis movidos.a PEMFC, o NECARI, NECAR II e o NECAR IV, movidos a hidrogênio, oNE€AR 1IIe oNECAR V, movidos a'metanol. Na!;.Fi~gúra 5 sã,'.!mostrados esquemas,dos veículos,NECAR

~ .. ~

,. ',,"iiI[- (-CF -CF -) - CF -CF ~.]~ 2 2' TI .2 x

I ~

(0- CF2 -CÊ'.,)m- 0- CE2 - CF2 -S03- (Na+"H+)I

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onde, n = 5 a 13; x"" 100(1)em"" 1. As p0ntas dascadeias, onde se encontra o grupo s1.:tl!fênico,for-mam uma espécie de bolha na estrutura, que se in-cha, em contato com a água ou vapor d'água. Estasbolhas, que são interligadas, são responsâveis p'elftcondução de prótons e"áglia pela membranà, sob oefeito de um campo elétrico. Esta estrutura~éonsis-te, entretanto, em um filme relativamente rígido eestável mecanicamenté.

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1/1"1,lll, IVe V, aléntdo'NEBUS. Enquanto que NEÇ.4~I não tem a funcionalidade de um automóvel comoconhecemos, já que está quase totaJ,mente pI;,~eIl-chrtlo pelos equipamentos ô moâelo NECAR V~iJapode ser considerado como um automóvel conven-cionalem termos de espaço e desempenho.Atualmente, quase todos os grandes fabricariStes deautomóveis de passeio do mundo estão interessa-dos no desenvolvimento de veículos elétricos, mo-

11

CÉLULAS DE ENERGIA

vidos a célula "a combustível. Vários desenvolvi-mentos de protétipos estão em andamento, poden-do sér citados o Percept da GM, que 11iltilizao siste-ma de célula a combustível associado aoarlnazenamento de hidrogênio na forma dehidretos; o THtNK FC5 da Ford, que utiliza o con~junto de células a combustível Mark 900'da Ballarde reformador de metanol; o FCX V2, da Ronda, queutiliza -um, conjunto de célula a combustível de-senvolvidopela própria empresa de 60K:We um sis-tema de reforma de metanol. Além disso, Daihatsu,Toy6ta, Nissan, Hyundai, VW e BMW desenvolvemprojetos nesta área.

O uso de hi~drogênio como "combustível p~é:iraaeletrotração, não é muito confoTtável,pois requer,para o seu armazenamento, técnicas complicadascomo cilindros de alta pressão. Mesmo na' fOI'inialíquida ou aiNda na, forma de um hidreto'rnetãlico,há sempre a exigência de severas medidas de se-gurança. Além disso, não existe hoje nem uma redede distribuição, nem uma cGl:pacidade de prodtl~ção suficiente para a demanda de uma grande fro-ta deste tipo de veículo. O meta.nol e.a própria ga'-solina ~ão, então, mais adequado comO'armazenadores primários de energia na. forma lí-quida. Neste caso faz-se necessário um processode reforma, a bordo, aumentafrdoo custo total doveículo. A ,melhor opção de combustível ainda é:rp.atéria de discussão entre os fabricantes de au~tomóvel.

"'. ..,.,P1E'RSJP'E8TIVAS",

OdesenvolvimeFltó da tecnologiâ de células acombustívehterri revezad,o, nos últimos 30 ânos, al-g~-cl'nsm'O)!ihentos de eüforiae de; decepçã02.FI'êqüenterne1'l.te falou~se da sua total in:v'Mbilidadecomo, por exemplo, há 15 anos, pela indústria ale-mã. Como tecnologia. já estabélecida e apresentá-vel, pode~se citar os sistemas a ácido fosfórico daempresa ONSI. Mas poder-se-á falar de um sucessoeconómico real somente quand0 outros concor"ren-tese oferecerem sistemas semelhantes no mercado.As perspectivas das células de alta temperatura deoperação certamente não são ruins, mas ainda não+e~is.te nenhuma oferta deste tipo de sistem.a nomeRGado.

A tecnologia de célul~s fio tipo PEMFC tem comomercado não apenas aplicaçõe~ veiculares (a indús-tFia automotiva promete para breye a oferta .destetipo de veículo no mercado)., como também unida~des estacionárias de pequeno e médio portes (resi-

12

dências, hospitais, etc.), além das aplicações portá-teis (laptops e celulares).

CÉLULAS DE ENERGIA NO BRASliLA pesquisa em células de energia no Brasil vem

sendo desenvolvida desde o final da década de 70em várias instituições, destacando-se o trabalhopioneiro do grupo de Eletroquímica do Instituto deQuímica da lJSP de São Carlos 7.

Mais recentemente, em meados de 1998 iníciou-se no Instituto de Pesquisas Energéticas e Nuclea-res (IPEN/ CNEN-SP) um projeto institucional decaráter acadêmico e tecnológico em células a com-bustível, segmentado em dois grupos: p!mMFC eSOFC. No âmbito das células de baixa temperaturade operação desenvolve-se o pmjeto na áq;éade de-senvolvimento de eletrocatalisadoI'es "pa1êa".aQxida-ção direta de metanol e da mistura H jCO em célu-l~s PEM. A pesquisa em SOFC está céntrada.na de-senvolvimento e caracterização de companentes deuma.célula unitária (anodo, catodo, eletrólito ein terconector).

A cidade de Sâo Baulo não precisa esperalt"mui-top~a ver ônibus movidós a células deeIjlfergi!'acir-culando em suas ruas. Um ambicioso projeto decaráter~ambiental intitulado "Estratégia Ambientalpara Energia: Ônibus com Célula a Combtlstiível aHidrogênio para o Brasil" foi firmadoent1!e à ONU(Organização das Nações Unidas) e o governo brasi-leiro, por intermédio do Ministério de MiNas e Ener-gia. Este projeto visa, a médio prazo, a utilização devários'õnibus movidos a hidrogênio, com eletro-tração a PEMFC no transporte coleti:v'o,nacidade''de São Paulo. A gerência deste projeto nOBrasil estáa cargo da EMTU (Empresa Metropolita.ena de Trans-portes Urbanos).

"

.~

CQNCL\JSÃOEmbora a tec!lologia de células a combustível não

esteja ainda completamente estabelecida, verifica-se que a sua implementação nO mercado não devetardar, pois já está assegurada em nichos onde ofator meio ambiente é preponderante. Além disso,este energético pode, num médio prazo, dependen-do de seu desenvolvimento tecnológico, represen-tar um papel importante no cenário mundial deenergia.

":1

~

AGRADECINI.EN'tOS:Os autores,agradecem a F\LpodaçãOde Amparo a

Pesquis§i do Estac\Q.de São Paulo FAPESP.

REVISTADE QUíMICA INDUSTRIAL - NQ 717 - 2001

REFERÊNCIAS:

w

1- Appleby, A. J.; Foulkes, F. R.; Fuel Cell Handbook; Ed.Van Nostrand Reinhold; New York, EUA, 1989.

2- Appleby, A. J.; Fuel Cells: Trends in Research andApplication; Ed. HemispherejSpringer; Washington,EUA, 1987.

3- Wendt, H.; Gõtz, M. e Linardi, M., "Tecnologia de Cé-lulas a Combustível", Química Nova, 2000, 23(4).

4- Volumes da: Electrachemical Society; Por exemplo: Prac.ofthe Carbonate Fuel Cells Technology

5- Raistrick et. alo; Diaphagms, "Separators and IonExchange Membranes", The Electrochemical Society,Pennington, NJ, 1986, 172.

6- Gottesfeld e colaboradores; J. Appl. Electrachem. 1992,22(1).

7- Ticianelli, E. A. e Gonzalez, E. R.; Química Nova, 1989,12, 208.

~

CÉLULAS DE ENERGIA

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REVISTA DE QUíMICA INDUSTRIAL- NQ 717 - 2001 13

QUíMICA EM FOCO

Petrobrás, Editora Saraiva e Atu-al, aos quais creditamos parceladesse sucesso. Agradecemos,também, à CAPES, Aga, Organi-zação Educacional Farias Brito,Colégio 7 de Setembro, ColégioEvolutivo e Instituto Dom Barreto,que proporcionaram com seus fi-nanciamentos a participação dosintegrantes da delegação brasilei-ra nas competições internacio-nais. (Sergio Melo).

Foto 2 - Aspecto Geral da solenidade de encerramento epremiação da OBQ - 2000 em Fortaleza.

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Produção de Bi'ncombu.sffvelAlternativoa,o()~le!o.Di,esel Atra'vés da

Transesteriflcação de,.

OCI~e!osVe,g,etalsGiuliano F. ZagoneliLuiz P. Ramos

o presente artll!""têl1l«:01110o'blêto oes,tudo datran$formação de óleos vegetals ..mcornbustívels alternativos ãõóleo díesel'tblodleselJ, através da reação de transesterlflcação

etíUca. Umttatamentq 'nte,gr,d,~j*dado à questão;cqueseve coniplementada por urnaabordagem técnlca sobre terna'sréíâclonâdos às1tap,tagêns amblentals e sócio-econômicas

da Implementâção nacl'Onaldesta tecnologla.

t

I " I~TRODUÇÃOA idéia da utilização de óleos vegetais em moto-

res'a combustão é'fquase tão antigá quanto a própriainvenção destes. Já há. mais de 100 anos foram re-ali~adostestes com óleos vegetais em mótore~ esta-cionári6s,'sendo que um dos primeiros empreende-dores nesse sentido foi Rudolf Diesel. No entanto,apesar de fazer o motor funcionar de modosatisfatório, os primeiros teStes de longa duraçãorevelaram que a utifização de oleos vegetais apre-sentava alguns inconvenientes. l\lem cÚsso, com aredução dó custo de prospecçãó do petróleo e au-mento da ofGrta do produto, algumas frações den-vadas do réfino do óleo cru mostraram-se bastanteadequadas ~ utilização como combustíVel em mo-tores de combústãó interna. Sendo assim, e com opassar dos anos, novos melhoramentos foram reali-zados tanto no comQustível derivado do pe!ról~oquanto no motor que o utilizava, levando aô esque-cimento a idéia da utilização direta de óleos vege-tais para este fim (Ma e Hanna, 19Q9; Sêharmer,1998). , c',

O óleo diesel eum combustível derivado do pe-tróleo constituído'basicamente por hidrocarbqnetos.Produzido a partir da refináção, o óleo diesel é~for-mulado através da mistura de diversas correntescomo gasóleos, nafta pesada, dies,elleve e dieselpesaã.Ô, provenientes das diversas etapas deprocessamento do petróleo biuto (Petrobras, 2000).Exjstem vários tipos de óleo diesel no mercado, quediferem entre si por algumas prôpriedades e,

REVISTA DE QUíMICA~ INDUSTRIAL - NQ 71 7 - 2001

consequentemente, por suas aplicações. O tipo deóleo diesel mais utilizado no Brasil é o tipo "B", sen-do este consumido principalmente em motores deônibus, caminhões, carretas, veículos utilitários,embarcações marítimas, entre outros.

A Petrobras produz, em suas refinarias, 85% doóleo diesel vendido no pms e o restante do mercadobrasileiro é atenditlo com produto importado. Estaelevada demanda interna se justifica pelo fato deque quase todo o escoamento das safras e o trans-porte de produtos manufaturados se faz por meio decaminhões (Ministério de Minas e Energia, 2000).De fato, o mercado de óleo diesel representa no Bra-sil cerca de 35% do barril de petróleo processado,número bastante superior ao de outros paises comoos EUA (18%) e o Japão (25%) (Petrobras, 2000). Por-tanto, muita atenção tem sido dirigida à identifica-ção de alternativas que possam reduzir esta depen-dência excessiva sobre os derivados do petróleo, par-ticularmente se através da utilização de insumoslargamente Clisponíveis em território nacional.

Álém do aspecto econômico citado acima, tam-bém éXiste o claro apelo ambiental que a substitui-ç~o total ou parcial de um combustível de origemfóssil carrega no seu âmbito. De acordo com o Glo-bal tliange Research Informatíon Office, é consensoentre a maioria dos cientistas que o aumento naconcentração dos~gases causadores do efeito estu-fa, como o dióxido de carbono (CO2)e o metanó (CH4),aC@Iretará sérias mudanças climáticas no planeta.Efeitos como o aumento da temperatura média glo-

17

BIOCOMBUSTíVEL

bal, variações no padrão das precipitações e elevatrção dó nível dos oceanos poderão ser catastróficosfrente à contínua tendência de aumento da popu-lação (Peterson e Hustfulid, 19~8; FI~r~:iíia, 199'PtShay, 1993). Nesse sentido, combustíveis derivadosde óleos vegetais são umaal:ternativa' int.er~ssante, '<"

no intuito de frear as emissões causadas pelo"'usode combustíVeis minerais.

Existem vários estudos que proBurmn., ,d~~9ns-trar a hipótese de que a substituição do óleo dieselautomotivo reduziria a quantidade de CO2introduzida na' atmosfera. A reduçi~h não se dariaexatamenle~na' pJ:-9pqrç,{iod~ 1:1, pois e,êtima.s~ quecada litroli~e b,:iodiy.skelliber,Y.~k 1,1 a, ,1,2 v~~es ~aquantidad:e~de CG2""liberjtda na. at1nosfer~ por ,:umlitro de .ó~eo cHesel",c.onvenciOIl:il!1.Mas"<iiLiefetente-mente do combustível fóssil, oie02 px:q~enientedtobiodiesel seriateciclado nas áreas agricultáveis,que gerariam uma nova partida de óleo vegetal paraa produção do combustível renovável. Isso asaba.proporcion~ndo um. balanço muito mais equilibra-dOAAentre"amassa de carbono flxadi?-e aquelá pre~en-te~na, atmosfera nE\,f9rma ga~osa, quep°J; sua,,'~ez

, ,"'1!! ,,' "', 2 "~atu , a no chamado efeifo estufa. Portanto, uma rectu-'" " ., ~ ~,

ção real no acúmul9 de CO2 somente s~rá pos~ívelcOm a diminuição ão uso do petr6leo. Para cada

quilograma"de Óleo diesel não usadô, umequivalen-tea 3,1,1 kg d..;eCO2, mais um adicional ,de lScyoa20% referente à energia de produção do óleo dIe-sel, deixará"qe ser lançad~ na atmosfera. Foitarn-\?~~,estimáâo que a redução rv~ima pa produçãod,e GO2';devido ao uso global tlebiodiesel, será deaproxin;admpente 113-136, bilhões de k;gppr ano(Peterson e Hustrulid, 1~98L'

Apesar,de serem v&1or~sestimados, a partir de da;-cfq,s que não neces,saJi~.mente c'2pdi~em' com,Çiisi-tuação p',articu,lar de muitos pOÍltos,do planeta, ,asquestões levantadas por esses estudos refletem opensamtnto globa) que âçerça várias área~ depe.s-quisa e desen:rolvimentb. As relações entre prC?du-çãoe meiÔ arl1biente estã9 cada vez mais estreit~s.Ponderaçõ~s sobre essetémajá fazem parte d9-pa1.1-

ta d'~~planeJamçnt9 de processos produtivos tântonoé,lmbiente indu~trial como no'acadêmico e esforçosvêm ,êendo dirigidos à criação de processos q-qeclieguem ao melhor denominador comum entre "'Vi:;-abi1id~d\ econõmica e ambiental.

Por esta razão, o recefÍte aumento nas cotaçõescfo barrir de óleo cru, ali;dcrà redução dos estoquesinternacionais de petróleo e à questões de caráterpolítico e amÚiental, acàr~etou um retotho à idéia

18

da -y.tilizaçãode ól:~s vegeté,lÍ~para, a produção decombustíveis líquidos. Dezenas' de ínstituições eu-ropéias e norte-americanas vêm testandobiocombustívéis,produzidq,s~apaF.tirde diversas fon-tes vegetais, no intuito de determinar se suas ca-'1'"~e~e.!fís~icas~são adeqú~das para utilização comosubstituto nas atua.is fi'otas providas com motores aQ,leo.di~sel (Herrera, 1995; Mittelbach, 1995;JVIit<t~lbach'êtàl., 1985).

11. ALTERNATIVAS AO ÓLEO DIESE'L:Ót.EOSVE'GETAIS

.Ap~q~uçãO de cO1Jlbustíveis altern<\tiv~s ao óleo"d,íí:),~"el~,9-partir de, Qleo~,vegetais "vtrgens", te;tI1sidoalvo.de div:t::liS.oSestudos nas últimas Giécadas';; . "., ~

(Hiyap0rnet al;, 199:6; Dunn et alo 1996; Naget al.,1995;,$),to18l.rnas'et.Qil.,1995; Plank e Lorbeer, 1994,1995; Pryde, 1983). No Brasil, essa preocupaçãosurgiu na forma de projetos do governo federal emtentar desenvolv~r fontes alternativas de energiaatravés da então Comissão Nacion.al de Energia (Di~rigeI:\te Inqustrial, 1,981). PesquÜ3as foram entãoreali~él.das com óleo virgem de maçaúba, pinhão-manso, indaiá, búriti, piqui, mamona, babaçu"cotie'1ra, dendê, tingui e pupunha (Serr,uya, 1991;Ministério da Indústria e Comércio, 1985; Barreto,19$2) e os testes com esses óleos, realizados em fro-tas de caminhões, ultrapas~aram a um milqão dequilõmetros rodados (Ministério da Indústria e Co-m~rci01 1985). Portanto, a utilização em territórionaci9nal de óleos vegetais como combustívelauto motivo não pode ser concebida com.o um con-ceito novo mas, devido à fragilidade d~ economiasemergen'tes frente ~a um mercado cada vez IllaiscQmpetitivo e agressivo" óleo'S'vegetais e seu.s deri-vados nunca foram devidamente desenvolvíêlos àc°I:\dição de comQustíveis automotivos em nossom~io, 'nem tiveram suas propriedades fislco-quími-cpts deyidamerlteotimizadas de modo a tornar-Ihésacei'táveis COIllOfonte alternativa para a matrizenergética nacional.

De um !nodo geral, seja em uso direto ou em mis-turas com o óleo diesel, vários ól~os virgens já foramirlvestigados com prop6sitos energéticos, a saber osó~os qe colza (Billaud et al., 1995; Peterson et al"1983; Strayer et al., 1983), girassol {ZiejewskieKenton, 1984; Delmer e Schaffner. 1983; Ziejewskie Kaufman, 1983)1soja {Schwab etal., 1988; (JoeringeFry, 1984), palma (Masjuk et aL, 1993) e canola(Strayer et al., 1983). As características dos óleos ve-getais quepotencializam essa matéria-prima para uso

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como combustível são (1) a facilidade de transportee manuseio, (2) o conteúdo energético em torno de80% daquele do óleo 'Cliese1,(3) sua farta disponibi-lidade e (4) seu caráter renovável. Por outro lado, asdesvantagens são sua (1) alta viscosidade, (2) baixavolatilidade e (3) a reatividade das cadeiasinsaturadas dos hidrocarbonetos (Pryde, 1983). Es-tes problemas aparecem somente depois que os mo-tores já estão operando com óleos vegetais por umlongo período de tempo, especialmente em motorescom injeção direta, e as principais conseqüênciassão: (1) a ocorrência de excessivos depósitbs de car-bono no motor; (2) a obstrução nos filtros de óleo ebicos injetores; (3) a diluição parcial d'ocombustívelno lubrificante; (4) a diminuição da vida útil do mo-tor; e (5) o aumento de seu custo,operaçional devidoà necessidade constante de manutenção e assistên-cia técnica.

Como,indicado acima, a origem desses problemasestá relaciOnada com certas características intrín-secas .~os óleos vegetais, tais como alta viscosida-de, composiçãq em ácidos graxos e presença de á"ci-dos graxos livres, assim ,como pela tendência que9'yresentam à formação de gomas por processos deoxid.'ação e polimerização~ seja duran.te suaéstocagem Ou combustão (~a e Hanna, 1999). Des-se mcrdo~ó uso direto de óleos vegetai~puros Q'lL.emmismra:s 'c~1n Óleo diesel não tem sido recomenda-

do paramotôtes do ciclo diesel, sendo"p.tcessáFi~salgumas modificâções e adaptações especiais paTaque a qtteima desse;material seja otimizada. Apesarde já exi~tire'm 'motores capazes de utifizar Óleo ve-getal puro cOmo cóttlbústível, sua pradução em es-cala irfdusttÍID ainda ê eC():l1omicamente proibitiva.

~III. tRANSESf.eAIFICJUplto DE ÓLEOS9E.GETAIS

Vários estudos demonstraram que uma simpÍesreação de trarlseste1~ifkaçãb poderia dirimir múitasdos problemas associados à combustão de óleos ve-getais, t~ais como a baixa qu'afidade de ignição(Stournas et al., 1995), ponto Clef1uidez el~vaClo ealtos índices dê' viscosidade e densidade espeêífi-ca, gerando um biocombustível dençrminadobiodiesel, bastante compatível com b ôleo dieselconvencional.

A transesterificação pode ser descrita, de marief..ra geral, como úma reação orgãnica onde um ésteré transformadó em outro pela mudança na porçãoa1cóxit pOdendo ser' representada pela equ'açãomostrada na Figura 1.

REVISTADE QUfMICA INDUSTRIAL.. NQ 717 .. 2001

HIOGÔMBUSrfvEL

Quando o material que está sendo tran-sesterificado é um óleo vegetal, o processo consistede três etapas seqüenciais e reversíveis, como de-monstrado na Figura 2, onde o etanol é o agentetransesterificante. Nestas etapas, o triglicerídeo éconvertido em diglicerídeo, este por sua vez emmonoglicerídeo e, finalmente em glicerol. Assim, acada etapa, uma molécula de éster é formada e,embora sendo reversível, o equilíbrio da reação ge-ralmente tende a favorecer a formação do éster.

O deslocamento do equilíbrio da reação detransesterificação pode ser influenciado por umasérie de aspectos que podem atuar isoladamente ouem conjunto: (a) a purezaãbs reagentes, (b) o tipode catalisador, (c) a razão molar álcool:óleo, e (d) atemperatura de reação (Ma e Hanna, 1999;Schuchardt et aI., 1998; Freedman et alo 1986).

Wright et alo(1944) notaram que os reagentes usa-dos em transesterificação alcalina deveriam aten-der a. certas especificações. O óleo deve ter acidezmeneF'doque"l etodos'6smateriais"devem ser subs-tancialmenteanidrq,s. QuaQto maior a acidez, mai-.01'a. quantidade decatalisador necessário paraneutralizá..l~ A água tambérrt causa a formação desabões que acabam çonsumindo o catalisador, le-vando a um aumento na viscosidade, formando

~. . .4emulsões e dificultando a separação do glicerol."'"".

A transês(erificaçao pode ocorrer a diferentestemperaturas, dependendo do óleo usado. Em geral,maiores temperaturas levam a maiores rendimen-tos em' menor tempo, de modo que fica implícita adependência da velocidade inicial da reação coma variação da temper9'tura e, consequentemente,com o seU iêhHimenlo final (Freedman et al., 1984).

~s reações de trànsesterificaç'ão, são geralmen-te féitas mediante a presença dê um catalisador.Esse catalisadbr pode estar presente de diversas for-mas, sendo~as mais comuns a catãlise ácida e a al-calina, as reações catalisadas por enzimas (lipases)li processos que u§am bases não~iõnicas (Ma eHanna, 1999; Schuchardt et dl., 1998; Mittelbach,19'90a).

As reações catalisadas Fpor áCido têm sido siste-maticamente abandonadas, apesar de apresentarembons &ndimeritos, pois são lentas, requerendo ti-picarr1tmte, temperaturas acima de '100°C e temposmaiores do que 3 li. Freedman et alo(1986) demons-trou que a metanólise, a etanólise e a butanólise deóleo de soja, na presença de 1 moI % de H2SO4 comcrazão molar álcool:óleo de 30': 1 a 65°C, necessita-vam respectivamente de 50 h, 3 h e 17 h para alcan-

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BIOCOMBUSTíVE L

H2C-O-CO-RI

HC-Q-CQ-RI

H2C-O-CO-R

+ 3 R'-OH

TRIGLlCERfDEOS ÁLCOOL

WIOH". ? H20H

H9OH +CH20H

3 R-O-CO-R'~

G.JGEROL ÉSfERES

FIGURA 1. EQUAÇÃO GERAL PARA UMA REAÇÃO DE TRANSESTERIFICAÇÃO.

Triglicerídeo + CZH50H--

Digli'cerideo + C2H50H --

Monoglicerideo + C2H5OH--

R:grupamento alquila do acilglicerol

-Diglicerí deo + RCOOC2H5

-Monoglicerideo + RCOOC2H5

- Glicerol RCOOC2H5+

FIGURA 2. ETAPAS REACION.4/S DURANTE A TRANSESTERIFICAÇÃ'O DE TRIACILGLlCERÓIS.

çarem 99% de conversão. Por outro lado, a catálisealcalina é muito mais rá,pida e anresenta a vanta-gem de usar compostos menos corrosivos, sendoportanto o método mais preferido industrialmente.Os compo!3tosmais usados ne~se tipo d~;atálise sãoos alcóxidos e os hidróxidos e" menos comu~ente,os çarpématosde sÓdio ou de potássio. G)sa}cóxidosde, metais alcalinos são catalisaçlores mais efetivos,ITilaso menor custo dos hidróxidos correspondentesfW; destes os preferidos ~emtransesterificações emlarga escala. Além disso, ,são mais sel1síveis à pre-s,ença de umidade, o que os torna de difiçil manu-seio em processos industriais (Sch;uchardt et aL19~,8).CO1j)1o objetivo de obter condições reacionais mai~brandas e de simplificar oprQcesso, uma grandevariedade de bases orgánicas têm sido,dese1}vqlvi-das e utilizadas como catalisadores. Entre essas

l;:>a,§es,as mais freqüentemente usadas são aminastais como a trietilamina e a piperidina; amidinas,g:uanidinas e amino e nitroguanidinas. Em geral, ataxa de conversão é baixa, ficando na ordem de70%, c.om exceção da guanidina 1,5,7-triazabicic10[4.4.0]dec-5-eno (TBD), que alcançaníveis qe transesterificação metílica da ordem de91 %er,n 1 h quando usada na concentração de 1moI % (Schuchardt et al., 1998).

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Bor outro lado, embora ainda não tenham sidodesenvolvidas comercialmente, as reações detransesterificação enzimática podem ser conside-radas bastante promissoras, devido a maiorespecificidade e menor impacto ambiental que'í'i" '

ofexecem. Seu potencial para síntesesregipsseletivas e enantlosseletivas faz deste tipo,de catálise uma ferramenta valiosa para a síntesede novos produtos, que podem encontrar usos dealto valor agregado, como aromatizantes, aditivosalimentícios e insu1j)10S'paifa a indústria de cos-méticos. Além disso, as reações de transeste-ri:t:icação enzimaticamente catalisadas ainda po-dem encontrar aplicação na área de geração deéstexes para uso combustível, bastando determi-nar quais seriam as lipases e as condiçõesreacion,p.is mais adequadas para este fim (Basheeret al., 1998; Liu et al, 1998; Nelson et al., 1996;Mittelbach, 1990a).

Finalmente, uma;das mais importantes variáveisque afetam o rendimento de éster é a razão molar.Estequiometricamente, a transesterificação de óle-os vegetais exige 3 móis do agente esterificante paracada moI de triglicerídeo, donde se formam 3 móisde éster e um moI de glicerol. Apesar de estarem as-sociadas ao tipo de catalisador utilizado, em geral,quanto maior o excesso de agente esterificante (ál-

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cool), maiores as taxas de conversão e menor o tempode reação. Reações de transesterificação metílicacatalisadas por álcali requerem razões molaresálcool:óleo que variam entre 3,3: 1 a6: 1, enquantoque em reações catalisadas por ácidos, a razão mo-lar pode chegar a valores como 30: 1 (Freedman etaI., 1986).

Blodle$elDe um modo geral, biodiesel é definido como

derivados mono-alquil éster de fontes renováveiscomo óleos vegetais ou gordura animal, cuja uti~lização está associada à substituição de combus-tíveis fósseis em motores de ignição~por compres-são interna (motores do ciclo Diesel). Enquantoproduto, pode"-se dizer que o biodiesel tem as se-guintes características: (a) é virtualmente livre deenxofre ~e aromáticos; (b) tem alto número decetaI,los (superior a 50); (c) possui teor médio deoxigénioem torno de J 1%; (d) possui maior vi§!-cosidade e ponto de fulgor ,comparado ao óleodiesel convencional; (e) possui nicho de ,.jJlerca-do específico, diretamente associado à atividadesagrícolas; e(f) se caracteriza por um..grande apeloambiental, devido ao seu caráter eminentementer~n0'Vável (Ramos, 1999, 2000). O caráterreaôvávelc.está apoiado no fato de serem as maté-rias primas oriundas de fontes renováveis, isto é,derivados de práticas agrrcolas, ao contrário dosderivados de petróleo. Assim, utilização de etanolderivado de biomassa como agente transes-terifican te torna o,biodiesel um produp0 verdadei-ramente renovável, ao passo que a aplicação.. dem(i').tanol de origem petrolífera compromete estadefi~,ição. Portanto, apesar de ter um custo de PrO-duçãO' superior ao do óleo diesel comercial, aÍ!mplementação do biodiesél em frotas do transpor-te colet:ivo OU comercial traria grandes benefici-os ambientais que justificariam sua viabilização.Por outro lado, enquanto combustível, o biodieselnecessita de características técnicas que podemser consideradas imprescindíveis: a reação detransesterificação deve ser completa, acarretan-do ausência total de ácidos graxos remanescen-tes, e o biocombustível deve ser de altà pureza, nãocO11.'tendosenão traços de glicerina, de catalisador

. resid.ual.e de álcool excedente da reação.Mesmo assim, algumas questões ainda persis-

tem quanto à utilização de óleos vegetaistransesterificados como combustível alternativo:

(a) estabelecimento de critérios técnicos para o

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BIOCOMBLJSTfVEL

controle de qualidade na sua produção e consu-mo; (b) partida a frio relativamente problemáticaem alguns motores; (c) emissão com odor peculi-ar, muitas vezes desagradável; e (d) custooperacional elevado. Embora válidas, é muito im-portante ressaltar que todas as considerações aci-ma se referem à utilização do combustível alter-nativo puro, e que a aplicação de misturas à basede 20% de biodiesel sobre o óleo diesel conven-

cional (mistura B20) não acarreta quaisquer alte-rações no funcionamento do motor, apesar depermitir reduções expressivas de seu nível deemissões (Ramos, 2000; Laurindo, 1998; Ministé-rio da Indústria e do Comércio, 1985).

QportunidadeO Estado do Paraná é o segundo maior produtor

de soja do Brasil, sendo responsável por 25% da pro-dução nacional com 7.723 mil toneladas. Além dis-so,é o segundo maior produtor de cana-de-açúcar,com 27 milhões de toneladas que produziram, nobiênio 96/97, cerca de 971 milhões de litros deetanol (Ministério da Agricultura e do Abastecimen-to, 2000).

,Até meados de 1998, o estoque excedente daprodução nacional de álcool chegou a 1,5 milhãode litros, fruto da descontinuidade sofrida peloPrograma Nacional do Álcool nesta última déca-da. Concomitantemente, houve uma certa estag-nação no mercado de futuros da soja, fato que temincentivado a proposição de usos alternativos aóóleo que não estejam ligados à indústria de ali-mentos. Assim, o Estado do Paraná apresenta to-das as condições necessárias para um forte inves-timento na produção de biocombustíveis alterna-tivos de baixo impacto ambiental, atividade estaaqui configurada como uma alternativa agro-in-dustrial viável. Cqmo o biodiese1 pode ser prepa.-radQ a partir de óleo de soja e etanol (obtendo-secom isto os ésteres etílicos), a imediata elevaçãono consumo desses dois insumos traria os se-

guintes efeitos: (a) desenvôlvimento econõmico esocial de microregiÔes produtoras de soja e/ oucana-de-açúcar, gerando riquezas e divisas parao estado; (b) neéessidade de aumento de produ-ção com geração de empregos na área rural; (c)retorno do trabalhador rural ao seu nicho de ori-

gem (fixação do homem no campo); (d) diminui-ção dos estoques excedentes; e (e) redução dadependência da economia nacional sobre os de-rivados do petróleo (Ramos, 1999,2000).

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BIOCOMBUSTíVEL

Vários países vêm investindo pesado na produ-ção e viabilização comercial do biodiesel, atravésde unidades de produção com diferentes capaci-dades"distribuídas particularmente na Europa(Áustria, Alemanha e Itália), na América do Norte(Estados Unidos) e na Ásia (Japão). Dentre as ma-térias-primas mais utilizadas figuram os óleos .desoja e de Tanola e alguns tipos de ,óleos de fritura,como aqueles' derivados do processamento indus-trial de alimentos para refeições industriais. Umexemplo importante desta atividade está localiza-dona provírrcia de Idaho (USA), na empresaSimplot, onde óleo de fritura de batatas é empre-gado na produção de biodiesel, juntamente com oetanol derivado de refugos do processamento dabatata (amido) por hidrólise e fermentação simul-táneas {Mann, 1998).

'j

Biodiesel de 61eo deF'rituraNos tempos.modernos, os problema~ associa:

dos ao meio ambiente têm se agravado signifi-cativamente. Assim, poluição ambiental temsido tema de preocupação mundial, tendo emvista o aumento desordenado da população doplaneta e a subseqüente geração de uma gran-de quantidade de resíduos de reciclagem com-plexae, muitas vezes, inviável. Estamos chegan:..do a um ponto que, para garaEltirmos a sobrevi-yência no planeta,. devemos envidaro máximode.nossos~esforços para reciclar a maiorparte denossos.re'síduos gerados e, dentre eles, os óleosusados em frituras. A fritura por imersão é umpnocesso que utiliza óleos ou gorquras vegetaisqcnno' meio ,de t.ransferênçiade calor, cuja im~portáncia é indiscutível para: a produção de ali-mentosem lanchonetes e restaurantescom.er-ciai:s ou industriais em nível/mundial. Em es-tàhelecimen tos comerciais, utilizam~sefritadeiras elétricas descontínuas com,.capaci-dades que variam de 15 a 350 litros, cuja ope-ração normalmente atinge temperatur.-as entre18Q)..!200°C. Já em indústrias, o processo defritura é normalmente' contínuo e a capacidadedas fritadeiras pode ultrapassar 1000 litros. Otempo de utilização do óleo varia de um estabe'-lecimento para outro, principalmente 'pela faltade legislação que determine a troca do óleo usa-do. Por essa razão, considerando a grande di-versidade de estabelecimentos que utilizam es-ses óleos, é difícil fazer um levantamento pre-ciso da disponibilidade desse resíduo em gran-

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Cles centros urbanos. Por exemplo, segundo oCentro de Saúde Ambiental da Prefeitura Muni-cipal de Curitiba, estima-se que SOmente nosrestaurantes industriais da cidade ..e regiãometropolitana, são merisalme.ntegeradas cercade 100 toneladas de óleos de fritura, cuj,os des-tinos incluem a produção de sabão, de massa devidraceiro e de ração animal, masque tambémtêm parte de seu volume descartado di~e;t\am\ertteno esgoto doméstico. Ressalta-se, no entanto,que animais que se alimentam dessas rações sãioimpró,prios paDa o consumo humano, pois foipreviamented~m,o:nstrado que a ingestão de gor-duras 'oxidadas po.r cobaias, dentre outrascon-seqüências,.. aumenta a peroxidaçãó d~oscromoSsomos. Po.routro lado, o efeito cumu'ia-tivo da ingestão contínua e prolongada de com-postos de maior toxicidade, como monÕmerosciclicos ehidrocarbonetos poliaromáticos fo.r-mados,dtirante a frituta porimersão, devería ser.m.elhor qnvestigado em razão de suas reconhe-cidas propriedades cal'cinogênicas (Costa Netoet aI., 2000).

Os óleos e gorduras utilizados'repetíd'amente emfrituras'sofrem degradação por reações hitCitrqHticase oxidativas que os tornam inadequado,s. pata oprocessamento de alimentos. Neste caso, â,0x.irda-ção; que é acelerada pela alta temperatuua~do pro-cesso, é a .,principal respoElsável pela m0difiieaçãodas earaeterístieas fisico-químieas eoFganoléptieasdo óleo. O óleo torna-se escuro, viscoso, tem suaacidezáumentada e desenvolve odoR desagradável,comup;tente chamado de ranço. Embora possível, apurifh:!açãodestes óleos com mater~ais adsorventesElão é considerada viável sob o ponto de vista eco-nômico (Costa Neto e Freitas,.1996): Com efeito, estematerial, geralmente descartado, pode ser facHe'mente reaproveitado como' combustível através deuma simples reação de transesterificação (CostaNeto. et aI., 2000).

,Nye et aI. (1983), investigaram a reação detra"nsestet:ifi.cação de óleos de fritura commetanol, etanot, m-propanol, iso-propanol,.. n-butanole 2-eto~detanol em meios ácido e básico.O maior rendimento foi obtido com o metanol emmeio alcalino, utilizando hidróxido de potássiocomo catalisador. Nesse mesmo estudo, algunsdos ésteres de 'menor viscosidade foram selecio-

nados para a realização de testes p.reliminares emmotores do ciclo Diesel. O éster metílico obtido emmeio básico, e osésteres etílico e butílico obtidos

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em meio ácido, não apresentaram problemas deignição e desempenho, apresentando pOl1ca ounçnhumafl1maça na exaustão. Os demais ésteresnão'foram testados por critérios de viscosidade eo rençlimento da reação não serv"iu ;comoparâmetro para a seleção dos ésteres a serem uti-liz;a.dos nos testes. Segl1ndo.Mittelbach e Tritthart(1988), a utilização de biodiesel de óleos d'efritura em motores do ciclo diesel apresentoubons resultados. Os testes foram realizados em

bancada dinamométrica "e em veícl1lQ de cargamédia com motor turbinado a óleo diesel. Por

outro lado, a avaUação da emissão de;g~ses' de-mOFlstrou qÚe, kóuve um aumento relativo' na fi-b,eração~d.e"I~ÇtSes nitrogenados, Particularmenteql1ando o biocombustível foi comparado ao óleo di-esel COif:hv.encional.

1iESiI;ES COMBltOEJIESEL NAGIBADEDECUif!l;IJPliBA- . .

A~f1tilização de biocl.ie~el no transpeiGte rodoviá~rio pesado oferece grandes vantagens para o meioamibientY', principalmente. em grandes "centros ur-paJ'10S',tendo em vista qUe"a emissâo~cl.epolqentes ém~nor",que a do óleo,die.sel (ChangepCtl., 1996;l'4asjuk e Sapuan, 1995; Clark et al., 1981). Changetél.l...(l996) demonstraram.'que asefTlissÕes dernqI'iQ~ido e dióxido de çarbono e Rmaterialpa;tti(lHãlado foram inferiores ãs do diesel convenci-QJa"'~~e~nqll2lI1toque os níveis d~ emissões de ga;ses

nitro\~nãdos(N Ox) foram ligeiramente maior~s'parao biodiesel. Porol1tro lado, a ausência tetal de..en-xofre c'o~f~re ao biodiesel uma grande v!'lntagem,pois não lxá~iI4alqlleremissãodos gases$lllfurado.s(e.g., m~rcapta.F1as, dió:x~dode enxofre) normalmen-te detectados no escape dos motores"movidos a óleoif"d,iesel.

,<Som o intuito de ~explorar os benefíciosambientais ,que o bioçliesel proporciona, foi re<;.en-temente testada na frota de transporte coletivo daci~~d~ <'le'C:!;lritiba a utilização de ésteres metílicosde óleo!i'çle.soja, doados pela, ':AmericaIl, SoybeanAssoclàtion". O biodiesel foi misturado ao óleo die-

~ . . " ~

seI convencional na proporção de 20%, ,pom o 'pro-pÓ,sito de verificar a eficiência desse cQmbl1stíyel naredução da poluição ambiental. Ostestes'feram. re-aliza.dos em 20 ónibus.dediferentes marca~ dprantetrês" mesesçonsecutivos, no primeiro semestre de1998 e, .ao fimddos trabalhos, apresentaram redu-ção mêdia de .,fumaça de no mínimo 35% (Lal1rindo,e ~llssygu.in, 1999).

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BIOCOMBUSTfvEL

Por ser o' odor proveniente da queima dosesteres de óleos vegetais sensivelmente diferen~te daquele do óleo diesel, os testes realizados emCuritiba foram acompanhados por uma pesquisade opinião pública, diretamente orientada, emabopdagemnão induzida, à identificação dos pos-síveis.,beneficios que o biodiesel pudesse ter cau~saçlo na qualidade do ar em terminais de trans-perte .,coletivo de município, particularmente nosperíodos de pico. Dos 390 usuáriqs que responde-ram o questionário, 55% declarou que a poluiçãodo ar diminuiu nos terminais, enquanto que 58%respoí\:Írdeuque o mau cheiirono termina.l tambémhavia mminuído (Sommavilla, 1998). Tais resul-taóes foram considerados bastante expressivos,considerando-se que apenas 20,% dos ônibus queciEculavam no terminal estavam abastecidos coma mistura B20.

Têstes~pre1iminares com biodiesel de óleo usa-do em Eritur:as foram também realizados em 1997com ônibus do transporte coletivo da cidade deCuritiba, cedidos pela Prefeitura Municipal atra-v6s da Companhia~de Urbanização (URBS) (Zagonelet.,al.19991, O biodiesel (neste caso, ésteresm€'tílicos) foi produzido de forma artesanal naEmp;resa Filtroil (Campina Grande do Sul, Paraná),em uma parceriaestabelecida entre a UFPR e oCEFET,;PR. Dois ônibus da marca "Mercedes Benz",çom motor 355 turbinado e potêIlcia de 238 CVforam utilizados nos testes, sendo que um total de915 km foram rodados em condições normais detrabalho, utilizando a mistura B20. O teste foi rea-lizado e"m duas etapas e apresentou desempenhollormal",excetopor um leve odor de óleo de friturase~pelido pelo, escapamento. O rendimento do mo-tOLe sua média de consumo (2, l' km/L) estiveramna fa~a de normalidade para veículos desse portee á mfiier dÍferença verificou-se com relação àemiss'ãe de fumaça, cuJa redução média foi 41,5%de acordo com a escala Bosch.Em continuidade aos esforços para a

viabilizasão<deste processo, a Universidade Esta-dl1alde Santa Cruz (UESC, Ilhéus, BA) vem procu-rando concretizar um projeto piloto para a produ-ção de bio<diesel utilizando matérias-primas resi-duais (óleo de fritura). Assim, desde março de2000, o Campus da UESC dispõe de uma unidade<detransesterificação em batelada com capacida-<denominaLpara processar até 7,0 t/semana dematéria~prima. Esta unidade foi desenvolvida noDepartamento Agrartechnik da Universidade de

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BIOCOMBUSTíVEL

Kassel (Alemanha) e doada à instituição por inter-médio de um convênio bilateral, coordenado peloInstituto Nacional de Tecnologia (INT, Rio de Ja-neiFo, RJ) na pessoa da @ra. Irene Baptista deAlleluia. Os estudos até então realizados comésteres metílicos de óleo usado têm sido muitopromissores e as primeiras avaliações econõmicasindicaram que custo de produção do bio~combus-tível corresponde a aproximadamente R$ 0,71jL,dependendo da qualidade e do custo da matéria~prima utilizada.

V.PROiIiUliÇÃO DE ,ÉSTERES ETíLlCOS D'EÓLEO DE SOJ~ NA UFPR

Desde a realização da Conferência Internacio-nal sobre Biocombustíveis Liquidos enÍ' Curitibaüulho de 1998), quando a complexidade dos da-dos resumidos acima foi apresentada, identifica-ram-se condições indtscutivelmente favoráveispara a implantação de um projeto de investigaçãÇ>sobre a viabilidade da transesterificaç'ão de óleode soja com etanol, ou seja, visando a obtenção deésteres etilicos como modelo nacional para o con-ceito de biodiesel. Desta forma, através de uma~parceria com o Instituto de Tecnologia do Paraná(Prof. José Carlos Laurindo) e a Risotolãndia In-dÚstria e Comércio d~ Alimentos Ltda. ,",mediantef0Fnecimento dos insumos necessários pela pró-pria Risotolándia, pela Associação dos Produtoresde Álcool do Paraná (Alcopar) e pela Imcopa - In-d(Lstria e Comércio cl,eÓleos Vegetais Ltda., nos~sQclaboratório engajou-se no estudo da transfor-mação de óleos vegetais neste biocombustível al-ternativo, visando a adequação desta tecnologiaà' r;ealida'"de local. O pT€>jeto compreendeu ainda:(a) a caracterizaçãocinética ~ determinação doniJE"ndiment0da reação de transesterificaçãoetílica; (b) a carácterização do combustív;el obtidoatravés de análises fisicas' e qujmicas; (c) g,desen-volvimento de uma metodologia versátil e fidedig-na para o acompanhamento da reação itl situ; (d)a verificação da eficiência do combustível emmo,tor estacionário do ciclo diesel; e, finalmente,J!'ii)'facaracterização dos poluentes,resurtantes €taqueima do combustível, cujas análisé's ainda es-tãd~por serem concluídas.

O projeto mencionado acima constituiu tema deDissertação de Mestrado de Gipliano F. Zagonel,cujadefesa ocorreu nodia 30 de novembro do cor-rente, e as principais conclusões advindas do estu-do foram:

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. A transesterificação etilica do óleo de sojadegomado é um processo perfeitamente viávelem uma única etapa reacional, de cl\uração nãôsuperior a duas horas, desde que algUns cuida~dos sejam tomados para que os rendimerM,oss~jam máximos;. As condições consideradas ótimas para a obten-ção de éste,res etilicos de óleo de soja degomadoresultaram em índices de conversão acima de95% em relação aos ésteres etilicos formados;. O desvio padrão relativo do procedimento comotodo, determinado 'a partir das con€tiçõesreacionais estabelecidas para o ponto central doplanejamento, não foi superior a 1,6%, reiteran-do a validade estatística e confiabi'lidade dosda€tos;. O aumento da temperatura acarre'Êou um efeitonegativo sobre o rendimento de

"trarísesterificação para tempos de reãçã@"su]ge-riores a 10 min, o que na verdade comtrafiâ' amaior parte dós estudos encontradosnáHteta-tura;. As comdições otimizadas de reação, decorreifiltesdo planejamemt.Q experimental executado, semostraram plenamente adequadas ~tra1J.sesterificaçãó de óleo de fritura usado" 6a-ben.'do ainda a possibilidade de aumento nosreNdimentos desde que o óleo usado sejasub-meti€to a um processo de pré-tratamento para re-dp.ção de seus teores em água e ácidos graxoslivres;. O acompaifilhamerlto <io processo por métodosespectrométricos demonstrou ser mais simplese mais rápido do que a cromatografia liquida,sendo perfeitamente aplicável desde que sejaauxiliado por ferramentas de ca'libraçãomultivariada. Neste caso, o desvio padrão rela~tivo verificado entre os métodos foi de apenas2,95%;

. Os resúltados obtidos na expansão da escala deprodução foram perfeitamente com,pativeis comos experimentos em esc~la de bancada, demons-trando que o pr0cesso pode~ser conduzido à es-pala ,comercial;

. Finalmente, os ésteres etilicos produzidos nesteestudo se demonstraram perfeitamente apropri-ados para a su:bstituição, quer total ou parcial, doóleo diesel automotivo. A viabilidade do proces-so depende agora de uma maior expansão naescala de produção, de cuja avaliação econõmi~ca dependerá a sua implementação industrial.

REVISTA DE QUíMICA INDUSTRIAL - NQ 717 - 2001

Neste estudo, uma opção consciente foi feitapela utilização de óleo de soja degomado, em de-trimento ao óleo refinado. Tal opção foi basica-mente associada a dois fatores: (a) o menor cus-to do óleo degomado em relação ao óleo refina-do, que pode acabar refletindo no custo final doproduto e (b) ó fato de que nem todas as unida-des de esmagamento de grãos estão associadasã unidades de refinamento. Assim, se não atre-lada ãproduçãode óleo refinado, a produção deésteres etílicos poderia ser muito mais descen-tralizada, dando condições para que o processopossa vir a ser adotado mesmo em locais maisremotos, onde não necessariamente existamunidades refinadoras.

VI. CONCLUSÃOA utilização de mono-alquil ésterês de óleos

vegetais como combustível renovável tem apresen-tado um potencial promissor no mundo inteiro.Em primeiro lugar, pela sua enorme contribuiçãõao meio ambiente, com a redução qualitativa eqUçmtitativa dos níveis de poluição ambiental, e,em segundo lugar, como fonte estratégica deenergia renovável em substituição ao óleo diesele outros derivados de petróleo. No Brasil, esta es-tratégia vem sendo abordada há pelo menos trin-ta anos e pouco se tem capitalizado no sentido desua implementação simplesmente por falta deuma atitude política adequada. Viveinosein um.país continental cuja potencialidade energéticaé intangível, desde que computadas as fontesrenováveis representadas pela fitobiomassa. Cabe-nos fazer com que este momento histórico não setrâe1Üza em um hovO motivo para lamentarmos oserros do passado e, através da impleinentação deum Plano Nacional de. Energiás Rertovávds queseja suficientemente'realístiéo e abrangente paraabârcar, em um Único vetor, todas as iniciativasque se encontram atualmente isoladas em nossoterritório.

VII. R'EFER'ÊNCIAS

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AG,AAIIECI'MiENTO.S

Agradecirr:rento§, são prestadesem reconlleci-mento à colaboração e apóio dosProf;' JoséCarlosbaurindo(UFPR, Tecpali)" ~ Ped.roE.amas da CostaNeto (CEFETjPR). A colaboração de vários parcei:r;osn~ ini.Çiativa privada é aqui também reconnecidf}.,particulannente através da Risotolãndia Indústriae C~méI;Cio de Alimentos Ltda., da Associaçãoc,dOsPro~u;1;Ol'esd~.Açúcar e Álcool do estado do Bar~llá(ALCORAR), da Auto Viação Marech~l~ 4tda..e daCompanhia de Urbanização (URBS) aa~rêfeit1dl'raMunicipal de Curi.tiba,na pessoa dos Srs. EuclidesRovani e Fric Kerin.

REVISTADE QUíMICA INDUSTRIAL - NQ 717 - 2001

EMPRESAS

ee'nDoTeC temnovo diretor

Luc Quoniam acaba de assu-mir~ua nova função de diretovdo CenDoTeC - Centro franco-,:J:)JI,;,F\1sileJrode DocumentaçãoJ2é<i)13licae Cientifica,exerêen-d~ simultaneamentep Gargo de,J:t'~ido cientific0~i~no ConsulaElOCj~ral da Frail:1ça em São Palllo.

'% C°:rrlô d.if.étqr do,CenDoT~C,§~a ~tw:~çãp; é dé âmbito naci-o:n~h.~~iI')!'t'éJ7)ibrmenteera profes-s\Vai't"~ti'tnlhr na Université de~0'Cff0n et €lu Varo

'.' ..", ;

~uc Quoniam é douto.rem~~~ncias da Informação 'e da~~~ul)i<:;ação", cpm k1p.bilitaçâo~~r~ dirigir ;p;ei~quisas.~ "~om inténç~o de traI1sformar(:)~@)enE>oTeCem um centro de

ippara tomada de decisão,

Luc QuÓniam estâ empenhadoem incrementar os serviços ofe-recidos: por este Centro.

Sua experiência de colabora-ção com o Brasil vem de longadata: já trabalhou em parceriacom vários institutbs dé pesqui-sa (IBICT, INPI, INT, 1FT, MBIC,etc) e universidadés (PUC-Cam-pina's, UFBA, UFRJ, UfsCar,UMA, UnB, USP, etc). (FF25)

ANEE.L.iiltv~ste emenergill e61ica

A ANEEL- ~gênci8" Nacionalde Energia Elétrica, Investiu R$1,2 milhões em um projeto parainstalação de-uina usina parageração de ene:r:gia eólica.

A usina está sendo monta-

da no arquipélago de Fernando

~PR'ODbJTO_S,SERViÇOS~

Sensoresde'<;\j temperatUf!a"'para

flUídos criogilnicos ~

~~t,tJ?1\r1,ipmetro ótico que

ãt,1lÍlgi1:l'l @. m{2lis avan9ada faseCilê'."caracterização e miniaturi;"z~f§!ãofoi ,desenvolvido no labo-n~t6lio de ótica Pierre~Michel1J)ifrlffieux(CNR-Universidade delj;xqT/;Che~Comté).

'~lé se destina a medir tem-Peráfuras criogênicas em flu-í~Qs;",como o nitrogênio, o oxi-'~êi)}1jjoe o hidrogênio líquido,.jÓ1JJi'~a faixa de temperaturaentre 2@oK e 150oK, com pre-cis~ode 0,1 °K. Em sua confi,-g\1ração atual, a sonda demediç?o tem um diâmetro in-ferior a 2 mm; o cOIlsumo e1é~tf:ico é de cercá um watt. Esse

DE QUíMICA INDUSTRIAL- NQ 717 - 2001

~ .i

sensor de témperaturaa é in-sensível às limitações ambien-tais e foi projetado para serposto em rede.(FF25)

Lixo orgânIcott."'$it~~mado

em til'Olo"'5

No processo de clarific;açãoe desodorização de 6teos vege-tais, há formàçãü de u:t:na borraresiduaL composta .de argila(bentoníta) com teor de óleo re-lativamente elevado. Esta borra

quando depositada,nos aterrossanitários prg.voca grandes pro-blemas ambientais uma vez quecausa a impermeabilização dosolo evitando conseqüente-mente a aeração e a umidifi-cação do mesmo.

Noronha, o primeiro dos cercade 400 pontos fora da rede dedistribuição nacional de ener-gia elétrica. O projeto prevê ainstalação de uma turbiría de300 kW que irá abastecer 25%da população fixa de 2100 ha-bitantes.

Apesar de nos últimos qua-tro anos a potência eólica ins~talada no Brasil tenha passa-do de 2 kW para 20 kW, essesvalores estão longe de atingiro potencial nacional, estima-do em 15.000 MW.

No mundo existem cercade 30.000 turbinas e6licas

em operação gerando 13.500MW. Na Europa espera-se quenos próximos 30 anos", 1'0% Eletoda a energla elétrilba gera ~

da seja de origem eólica.(J28D800B)

Pesquisadores da USP - Uni-versidade de São Paulo estão

estudando a possibilidade de seusar esta borra como matéria

prima na comBosição do tijolo.Trabalhando com o "material

OJ;;il,lndodo óleo de soja, testa-ram diferentes quantidades daborra, já cgnseguindo produzirtijolos de mesma qu,alidade dosconvencionais e o que é impor-tante, a um custo mais baixo.

O objetivo é conseguir umaadição de até 1% de borra nacomposição do tijolo, pois umaolaria de porte médio produzin-do cerca de 12.000 toneladas

de tijolos por mês será capazde absorver toda a borra resi-

dual produzida pela GrandeSão Paulo, estimada em 120toneladas por mês.(J280800B)

27

MARÇO

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Tel/Fax: 5511 38183876e-mail: RE2d@1@iq.u%;p.br

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REVISTADE QUíMICA INDUSTRIAL. N~717 . 2001

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II FEPROQUIM- Feira de Projetos de QuímicaW ENQUIPRO- Encontro de Química Profissionalizante

XIV Jornada Brasileira de Iniciação Científica em QuímicaIX Maratona Científica em Química

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Associação Bra$ileira de Química

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