Respostas Técnicas

Equipamentos e técnicas necessárias para analisar qualidade do biodiesel.

Gostaria de saber quais sao os equipamentos e técnicas necessárias para analisar a atestar a qualidade do biodiesel. As especificaçoes exigidas na Europa e EUA sao iguais as do Brasil?

BIODIESEL
Biocombustível derivado de biomassa renovável para uso em motores a combustao interna com igniçao por compressao ou, conforme regulamento, para geraçao de outro tipo de energia, que possa substituir parcial ou totalmente combustíveis de origem fóssil.
O biodiesel de qualidade deve ser produzido seguindo especificaçoes industrias restritas, a nível internacional tem-se a ASTM D6751. Nos EUA, o biodiesel é o único combustível alternativo a obter completa aprovaçao no Clean Air Act de 1990 e autorizado pela Agencia Ambiental Americana (EPA) para venda e distribuiçao.
Mundialmente passou-se a adotar uma nomenclatura bastante apropriada para identificar a concentraçao do Biodiesel na mistura. É o Biodiesel BXX, onde XX é a percentagem em volume do Biodiesel a mistura. Por exemplo, o B2, B5, B20 e B100 sao combustíveis com uma concentraçao de 2%, 5%, 20% e 100% de Biodiesel, respectivamente.

A experiencia de utilizaçao do biodiesel no mercado de combustíveis tem se dado em quatro níveis de concentraçao:
. Puro (B100)
. Misturas (B20 - B30)
. Aditivo (B5)
. Aditivo de lubricidade (B2)

As misturas em proporçoes volumétricas entre 5% e 20% sao as mais usuais, sendo que para a mistura B5, nao é necessário nenhuma adaptaçao dos motores.

ESPECIFICAÇOES DO BIODIESEL
A especificaçao do biodiesel destina-se a garantir a sua qualidade e é pressuposto para se ter um produto adequado ao uso.
O biodiesel de óleos vegetais deverá ser avaliado para cada oleaginosa e cada uso, porque características físico-químicas podem ser diversas de um óleo para outro.
As especificaçoes de normas visam dois grupos de cuidados. Aqueles que pertencem ao que se denomina padrao de identidade e do que se denomina padrao de qualidade. As normas que direcionam para o padrao de qualidade dizem respeito ao uso do produto e as normas que dizem respeito ao padrao de identidade procuram assegurar que o produto nao seja adulterado.
A especificaçao brasileira é similar a européia e a americana, com alguma flexibilizaçao para atender as características de matérias-primas nacionais. Esta especificaçao editada em portaria pela Agencia Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustível (ANP) é considerada adequada para evitar alguns problemas, inclusive observados na Europa.
A especificaçao européia determina expressamente o uso de metanol para produçao de biodiesel. A especificaçao brasileira, como a americana, nao restringe o uso de álcool etílico. O ponto essencial é que a mistura de biodiesel com diesel atenda a especificaçao do diesel, principalmente quanto as exigencias do sistema de injeçao, do motor, do sistema de filtragem e de exaustao.
Os valores adotados pela ANP resultaram de um amplo processo de consulta, com fabricantes de motores e sistemas de injeçao, produtores de biodiesel e diesel, universidades e centros de pesquisa.
Embora os limites propostos possam ser reavaliados, é importante que determinadas características sejam efetivamente medidas, como é o caso da estabilidade a oxidaçao, hoje passível de avaliaçao apenas em um número restrito de laboratórios brasileiros. A estabilidade é um parâmetro crítico, sumamente relevante para o bom funcionamento dos motores e para a correta definiçao da logística a ser adotada. O biodiesel pode ser aditivado com compostos antioxidantes naturais ou artificiais, que reduzem sua taxa de egradaçao e mitigam os efeitos do processo de oxidaçao.

PROPRIEDADES FÍSICAS E QUÍMICAS DO BIODIESEL

Viscosidade e Densidade
Tais propriedades exercem grande influencia na circulaçao e injeçao do combustível. As propriedades fluidodinâmicas do biodiesel, independentemente de sua origem, assemelham-se as do óleo diesel.

Lubricidade
Medida do poder de lubrificaçao de uma substância, sendo uma funçao de várias de suas propriedades físicas, destacando a viscosidade e a tensao superficial. Os motores a óleo diesel exigem que o combustível tenha propriedades de lubrificaçao, especialmente, em razao do funcionamento da bomba, exigindo que o líquido que escoa lubrifique adequadamente as suas peças em movimento.

Ponto de Fulgor
É a menor temperatura na qual o biodiesel, ao ser aquecido pela aplicaçao de uma chama sob condiçoes controladas, gera uma quantidade de vapores que se inflamam. Tal parâmetro, relacionado a inflamabilidade do produto, é um indicativo dos procedimentos de segurança a serem tomados durante o uso, transporte, armazenamento e manuseio do biodiesel. Somente dessa maneira esta propriedade assume importância, quando diz respeito a segurança nos transportes, manuseios e armazenamentos. O ponto de fulgor do biodiesel, se completamente isento de metanol ou etanol, é superior a temperatura ambiente, significando que o combustível nao é inflamável nas condiçoes normais onde ele é transportado, manuseado e armazenado. A ANP estabelece um valor mínimo de 100o C para o biodiesel nacional.

Aparelho para determinar ponto de fulgor

Água e sedimentos
Visa controlar a presença de contaminantes sólidos e água. Os sólidos podem reduzir a vida útil dos filtros dos veículos e prejudicar o funcionamento adequado dos motores. A presença de água em excesso pode contribuir para a elevaçao da acidez do biocombustível, podendo tornálo corrosivo.
O ensaio é executado pela centrifugaçao de um certo volume de biodiesel em um tubo adequado. Após a centrifugaçao, os teores de água e sedimentos sao lidos na escala do tubo de vidro.
A ANP estabelece um valor máximo de 0,050% em volume para o teor de água e sedimentos contidos no biodiesel.

Viscosidade Cinemática
Expressa a resistencia oferecida pelo biodiesel ao escoamento. Seu controle visa garantir um funcionamento adequado dos sistemas de injeçao e bombas de combustível, além de preservar as características de lubricidade do biodiesel.
A determinaçao experimental da viscosidade cinemática é efetuada pela mediçao do tempo de escoamento de um volume de biodiesel, fluindo sob gravidade, através de um viscosímetro capilar de vidro calibrado, na temperatura de interesse, neste caso 40o C.
A ANP sugere que o valor da viscosidade seja anotado, sem estabelecer um valor máximo ou mínimo.

Corrosividade ao Cobre
Trata-se da avaliaçao do caráter corrosivo do biodiesel, ou seja, indica o grau de corrosividade do produto em relaçao as peças metálicas confeccionadas em ligas de cobre que se encontram presentes nos sistemas de combustível dos veículos e equipamentos, além das instalaçoes de armazenamento.
No teste, uma lâmina de cobre é imersa em uma amostra de biodiesel a 50o C por 3 horas, período após o qual a lâmina é retirada, lavada e sua coloraçao comparada com lâminaspadrao da ASTM. Desta forma define-se o grau de corrosividade do biodiesel. No caso específico do biodiesel, alguns pesquisadores defendem a retirada deste ensaio das especificaçoes para o B100 nacional, uma vez que a corrosividade ao cobre é causada pela presença de enxofre no produto, assim como ocorre no diesel de petróleo. Como normalmente nao se encontra enxofre no biodiesel, nao existiria sentido em executar o ensaio nos ésteres de óleos vegetais.

Cinzas Sulfatadas
Expressam os resíduos inorgânicos, nao combustíveis, resultantes após a queima de uma amostra do biodiesel. As cinzas sao basicamente constituídas de sais inorgânicos (óxidos metálicos de sódio ou potássio no caso do biodiesel) que sao formados após a combustao do produto e se apresentam como abrasivos. A presença de sódio e potássio no biodiesel indica resíduos do catalisador utilizado durante a reaçao de transesterificaçao e que nao foram removidos na sua totalidade no processo de purificaçao do biodiesel. Teores de cinzas acima das especificadas pela ANP prejudicam os pistoes, anéis, bombas injetoras e injetores (as cinzas podem obstriur os bicos injetores), turbocompressores, câmara de combustao, etc.

Número de Cetano
Quanto maior for o índice de cetano de um combustível, melhor será a combustao deste num motor diesel. O índice de cetano médio do biodiesel é 60, enquanto para o óleo diesel mineral a cetanagem situa-se entre 48 a 52, bastante menor, sendo esta a razao pelo qual o biodiesel queima muito melhor num motor diesel que o próprio óleo diesel mineral.

Poder Calorífico
O poder calorífico do biodiesel é muito próximo do poder calorífico do óleo diesel mineral. A diferença média em favor do óleo diesel do petróleo situa-se na ordem de somente 5%. Entretanto, com uma combustao mais completa, o biodiesel possui um consumo específico eqüivalente ao diesel mineral.

Ponto de Névoa e de Fluidez
O ponto de névoa é a temperatura em que o líquido, por refrigeraçao, começa a ficar turvo, e o ponto de fluidez é a temperatura em que o líquido nao mais escoa livremente.
Tanto o ponto de fluidez como o ponto de névoa do biodiesel varia segundo a matéria prima que lhe deu origem, e ainda, a o álcool utilizado na reaçao de transesterificaçao.
Estas propriedades sao consideradas importantes no que diz respeito a temperatura ambientes onde o combustível deva ser armazenado e utilizado. Todavia, no Brasil, de norte a sul, as temperaturas sao amenas e nao constituem problema de congelamento do combustível.

Poder de Solvencia
O biodiesel, sendo constituído por uma mistura de ésteres de ácidos carboxílicos, solubiliza um grupo muito grande de substâncias orgânicas, incluindo-se as resinas que compoem as tintas.

ESTABILIDADE E CETANAGEM DO BIODIESEL
A estabilidade, a oxidaçao e a cetanagem sao parâmetros do biodiesel que merecem especial atençao, tendo em vista sua importância e a virtual ausencia de disponibilidade laboratorial para sua avaliaçao no país. A estabilidade, sobretudo em climas quentes, é relevante para assegurar que mesmo depois de algumas semanas armazenado em condiçoes normais, o biodiesel mantenha sua adequada especificaçao.
Já a cetanagem, medida que assegura a boa combustao em motores de igniçao por compressao, é medida em poucos laboratórios, entre os quais algumas refinarias da Petrobras, Cenpes e IPT/SP, onde se adota, na falta de mediçoes diretas, uma correlaçao com a densidade, expressao naturalmente válida apenas para o diesel mineral.

LEGISLAÇAO PARA O BIODIESEL
AGENCIA NACIONAL DO PETRÓLEO, GÁS NATURAL E BIOCOMBUSTÍVEIS. Resoluçao n. 42, de 24 de novembro de 2004. Diário Oficial da Uniao, Brasília, DF, 9 dez. 2004. Disponível aqui

Conclusao e recomendaçoes
Nos últimos 10 anos tem sido feitos vários estudos para o desenvolvimento de métodos para análise do biodiesel, suas impurezas e subprodutos. Esses estudos incluem a cromatografia gasosa, a separaçao da fase sólida, a cromatografia de filme líquido, a cromatografia de líquido de alta precisao, a refractometria etc. As técnicas de análise necessitam ser precisas, confiáveis, reproduzíveis, rápidas e simples, e requerer equipamentos específicos para esses testes. A cromatografia gasosa tem sido o método mais aceito para análise do biodiesel por causa da sua simplicidade e pelo alto nível de precisao.
A resoluçao n. 42 da ANP estabelece as normas que devem ser utilizadas para os métodos de ensaio aceitos para analisar o biodiesel.

Para esclarecer qualquer duvida entre em contato com nossa equipe.