Apesar de o biodiesel ainda ser um combustível em fase de desenvolvimento, sem cadeia de suprimentos e uso final estruturados para se estabelecer a avaliação do ciclo de vida, a sua produção enfrenta problemas comprovados na etapa de adição dos catalisadores homogêneos nos reatores de conversão. O emprego de tais substâncias para acelerar a transformação de óleos (ou gorduras) em combustível traz como resultado a formação de resíduos como o sabão, que provocam a formação de emulsões e acabam por consumir matéria-prima, diminuindo o rendimento. Além disso, elas aumentam os custos finais em função da água gasta para a remoção das cinzas, que poderiam causar depósitos no motor e desgastes em outras peças.
Um grupo do Laboratório de Processos Químicos e Tecnologia de Partículas (LPP), encabeçado pelo pesquisador João Guilherme Rocha Poço, está buscando uma solução para resolver o problema por meio do desenvolvimento de um catalisador heterogêneo que não se misture (ou não se dissolva) com os fluidos dentro do reator no momento da fabricação do combustível. O biodiesel é uma mistura de ésteres metílicos ou etílicos obtidos a partir de matérias-primas ricas em ácidos graxos, como óleos vegetais ou gorduras animais, por meio de uma reação denominada transesterificação (entre um éster e um álcool).
Quando um catalisador homogêneo é utilizado na reação de conversão dos triglicerídeos em biodiesel, parte dele reage com os ácidos graxos e forma o sabão ou as emulsões, que ficam misturados ao meio reacional. Para solucionar o problema, a mistura de ésteres precisa ser lavada por centrifugação e a operação demanda gastos com água, diminuindo a quantidade de gordura transformada em combustível.
Grande parte dos estudos realizados para resolver o problema, segundo o pesquisador, buscou até hoje o desenvolvimento de catalisadores que “prendessem” a base ou possuíssem um mecanismo de ação para a reação acontecer apenas entre o ácido e o álcool, sem a produção de sabão. Algumas destas tentativas baseavam-se na ideia de manter a base (em geral álcalis) presa a um suporte, mas essa acabava extraída do material e colaborava para a formação do sabão.
“Por meio da heterogeneização de uma base orgânica, estamos tentando vencer o desafio de desenvolver um catalisador que não produza sabão, não deixe resíduos no biodiesel e não possua metais em sua composição”, explica Poço. A opção pela criação de um catalisador com mecanismo de ação por sólido de caráter básico é justificada em função de seu uso em temperaturas menores – na faixa de 60ºC a 70ºC, enquanto um ácido demandaria temperaturas na faixa de 200ºC – e de a velocidade de reação ser maior quando se utiliza uma base como catalisador.
Os ensaios realizados no laboratório do IPT incluem a síntese de polímeros, que têm agrupamentos básicos e podem funcionar como catalisadores. O maior desafio do projeto, segundo o pesquisador, é obter uma substância que não se dissolva no meio reacional, seja regenerável e mantenha-se ativa por mais tempo possível, pois os catalisadores baseados em polímeros têm alto custo e devem ter alta durabilidade. Até o momento, os pesquisadores conseguiram manter o reator produzindo biodiesel com o catalisador desenvolvido pelo período de uma semana. As próximas fases incluem os processos de regeneração e de reprodução do período já alcançado de fabricação.
,
,
