O químico e pesquisador Caio Cesar Spindola de Oliveira, do Laboratório de Combustíveis e Lubrificantes do IPT, participou entre os meses de setembro de 2015 e abril de 2016 na Inglaterra do Programa de Desenvolvimento e Capacitação no Exterior (PDCE) do Instituto com o objetivo de ampliar seus conhecimentos na área de biocombustíveis, com foco em bio-óleo. O estágio foi realizado na cidade de Birmingham no European Bioenergy Research Institute (Ebri), que nasceu em 2008 dentro da Universidade de Aston reunindo as capacitações de pesquisa em bioenergia da instituição em conversão de biomassa e também no uso dos produtos para energia renovável, geração de calor, combustíveis para transportes, hidrogênio e químicos.
O bio-óleo é um líquido negro obtido por meio do processo de pirólise (decomposição) em que uma biomassa é submetida a altas temperaturas em um ambiente isolado, com pouco ou nenhum oxigênio.
Bio-óleo pode ser usado como insumo químico e também como combustível em alguns tipos de sistemas de geração, entre outras aplicações
A capacitação do pesquisador na instituição envolveu em uma primeira etapa o treinamento para a execução de ensaios em uma série de equipamentos (alguns deles disponíveis no laboratório de IPT) e, em seguida, a participação no projeto Cascatbel, que é dedicado à substituição do petróleo por biomassa renovável e reúne 17 instituições de dez países da Europa.
“O Ebri é um instituto de pesquisas similar ao IPT uma vez que está localizado no campus de uma universidade, mas é independente financeiramente”, explica Oliveira. São cerca de 80 profissionais trabalhando na instituição, em quatro laboratórios, com uma infraestrutura focada na área de tecnologias de bioenergia. Uma parte dos recursos para operação é proveniente de agências de fomento, outra parte da prestação de serviços para a iniciativa privada e a própria universidade (Aston) aporta parte da folha de pagamento dos empregados – além disso, eles também aceitam pesquisadores de empresas privadas e cobram pelo treinamento dos profissionais. “A instituição é um centro de referência na Europa em biocombustíveis e tem uma grande proximidade com o modelo de negócios do IPT, combinando a prestação de serviços com a execução de projetos de pesquisas”, completa ele.
Com financiamento da Fundação de Apoio ao IPT (Fipt), os quatro primeiros meses do treinamento do pesquisador foram dedicados a ampliar o escopo de atuação do IPT para novos ensaios, alguns deles com implantação imediata por conta de equipamentos já disponíveis e outros que dependerão da aquisição de infraestrutura laboratorial. O pHmetro, por exemplo, é um medidor de potencial hidrogeniônico (pH) que indica a acidez, a neutralidade ou a alcalinidade de diversos materiais, e o equipamento instalado no laboratório do IPT poderá realizar ensaios em bio-óleo. “Os bio-óleos são geralmente muito ácidos e, por isso, não são adequados para uso em motores pela possibilidade de causarem corrosão. Determinar a acidez do material é importante para que seja possível torná-lo neutro e adequado para ser empregado diretamente como combustível em substituição ao diesel em motores à combustão”, afirma Oliveira.
O pesquisador também ampliou suas competências em outros ensaios que já eram executados no laboratório do IPT, como o de CHNS, voltado a determinar as porcentagens de carbono, hidrogênio, nitrogênio e enxofre principalmente em amostras de rejeitos industriais, lixo e biomassa. “Esse tipo de teste – análise elementar – é importante para determinar a composição do combustível, o que torna cada material adequado para a produção de gasolina, diesel ou querosene, por exemplo”, completa ele.
Outro treinamento feito no Ebri foi o de porosimetria, que calcula a área superficial do catalisador. Esse tipo de ensaio é importante para determinar o número conhecido como TOF (de turnover frequency) que é a capacidade de um catalisador para a geração do produto final. O TOF quantifica a atividade específica de um centro catalítico para uma reação, em condições definidas pelo número de reações moleculares ou dos ciclos catalíticos que ocorrem nesse centro por unidade de tempo.
“Estávamos recebendo um número crescente de demandas para ensaios de materiais como biomassa e bio-óleo, solicitados por indústrias que estão tentando ingressar no setor – explica o pesquisador –, por isso fui me capacitar no exterior para poder oferecer novas soluções. O laboratório já tinha capacidade de auxiliar as indústrias na área de combustíveis derivados do petróleo, e agora ampliamos para novos campos”.
RECURSOS RENOVÁVEIS – Os quarto meses seguintes do pesquisador foram dedicados à participação em um projeto financiado pela Comunidade Europeia, o Cascatbel, que tem como objetivo criar um novo processo de múltiplas etapas para a produção de biocombustíveis líquidos de segunda geração a partir de biomassa lignocelulósica, de maneira economicamente eficiente, por meio do uso de nanocatalisadores de alta área superficial. O projeto foi iniciado em 2013 e a previsão é de finalização em 48 meses.
A estratégia proposta no projeto deve resultar na produção de biocombustíveis avançados com composição e propriedades muito semelhantes às dos combustíveis derivados do petróleo. “Esta é uma vantagem relevante para a aplicação comercial da tecnologia, uma vez que não serão necessárias alterações significativas nas infraestruturas e nos motores existentes – afinal, é muito mais barato aprimorar os combustíveis por meio de um projeto de pesquisa do que alterar uma frota inteira de veículos”, ressalta o pesquisador.
O escopo do projeto envolve 17 instituições (quatro institutos de pesquisas, seis universidades e sete indústrias, das quais duas são pequenas e médias) envolvidas desde o tratamento da matéria orgânica até a fabricação do combustível. “Meu estudo ficou concentrado na biomassa do carvalho. Após a etapa de pirólise, que é a transformação da biomassa em bio-óleo, o Ebri recebia este material e executava uma série de ensaios químico-físicos para avaliar parâmetros como acidez, densidade e viscosidade, e neutralizava as amostras em seguida. Eu me dedicava a realizar a síntese dos catalisadores e a executar os testes para avaliar os mais adequados na neutralização do bio-óleo”, relata o pesquisador. Este material, pronto e caracterizado, passava então por uma fase de desoxigenação ainda na Inglaterra, e seguia para outra instituição.
O investimento em novas competências do laboratório terá continuidade a partir do próximo mês de agosto com o treinamento de outra pesquisadora, Renata Moreira, que irá se dedicar ao estudo de caracterização da biomassa pelas normas europeias no Karlsruhe Institute of Technology (KIT), na Alemanha.
