Projeto desenvolvido na Universidade Federal do Amazonas utiliza resíduos industriais e comerciais para produzir biogasolina, diesel verde e bioquerosene
Uma pesquisa desenvolvida pela Universidade Federal do Amazonas (Ufam) está transformando resíduos que seriam descartados por indústrias e estabelecimentos comerciais de Manaus em biocombustíveis, como biogasolina, diesel verde e bioquerosene. O trabalho utiliza principalmente gordura residual de caixas de gordura e óleo de fritura usado, além de investigar o aproveitamento de caroços de açaí e tucumã.
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O projeto é conduzido pelo Grupo de Pesquisa em Tecnologias Biossustentáveis da Amazônia aplicadas à Descarbonização (GP-Tecbioam), vinculado à Faculdade de Tecnologia da Ufam e liderado pelo professor Douglas Castro. A equipe já identificou, por exemplo, uma fabricante de motocicletas do Polo Industrial de Manaus que gera cerca de 60 toneladas desse tipo de resíduo por ano. Em shoppings, o volume descartado nas caixas de gordura chega a aproximadamente três toneladas por mês.
Além de dar uma destinação aos resíduos, a proposta é transformar esses materiais em produtos com potencial energético e comercial, reduzindo impactos ambientais provocados pelo descarte inadequado.
Biocombustíveis são produzidos a partir de resíduos
Segundo o professor Douglas Castro, a trajetória do grupo começou com pesquisas relacionadas ao biodiesel. Durante o doutorado, porém, o pesquisador passou a trabalhar com o craqueamento termocatalítico, tecnologia que permite converter biomassa renovável diretamente em hidrocarbonetos por meio do desenvolvimento de catalisadores seletivos.
A equipe trabalha atualmente com dois grandes grupos de resíduos produzidos em Manaus: os resíduos lipídicos, como gorduras residuais de caixas de gordura e óleo de fritura usado, e os resíduos lignocelulósicos, representados principalmente pelos caroços de açaí e tucumã.
O pesquisador destaca que o descarte desses materiais representa um problema ambiental. O caroço de açaí, por exemplo, pode se acumular em pontos de descarte irregular e provocar problemas sanitários e ecológicos. Já o óleo de fritura e as gorduras provenientes de refeitórios industriais e comerciais podem contaminar recursos hídricos quando descartados de forma inadequada.
A proposta da pesquisa é evitar que esses resíduos sejam destinados a aterros ou incinerados e, ao mesmo tempo, transformá-los em bio-óleos com valor comercial.
Pesquisa com biocombustíveis está em fase experimental
A pesquisa da Ufam atualmente está entre os níveis 4 e 5 da Technology Readiness Level (TRL), escala utilizada para medir a maturidade de tecnologias. De acordo com o pesquisador, isso significa que o projeto está em uma etapa de desenvolvimento experimental e validação.
Para avançar nessa etapa, os pesquisadores construíram uma nova unidade semipiloto na própria Universidade. O equipamento foi projetado pela equipe e possui um reator capaz de processar entre três e quatro quilos de gordura por ciclo.
Cada batelada dura aproximadamente entre 50 e 60 minutos, enquanto o rendimento atual está em torno de 70% do material bruto inserido no equipamento.
Como funciona a produção da biogasolina
O processo utilizado depende do tipo de biomassa. As gorduras, que estão em estado líquido, passam pelo chamado craqueamento termocatalítico. Já os caroços de açaí e tucumã, que são materiais sólidos, são submetidos à pirólise catalítica.
No caso das gorduras, a pesquisa atualmente concentra-se na quebra das cadeias presentes nos resíduos das caixas de gordura industriais. O novo reator pode atingir até 700°C, mas os pesquisadores trabalham com temperatura máxima próxima de 500°C.
O material é aquecido lentamente, a uma taxa de 10°C por minuto, desde a temperatura ambiente até atingir aproximadamente 500°C. Durante o processo, a matéria passa do estado líquido para o gasoso em um circuito fechado.
Na sequência, o gás passa por um reator tubular de leito fixo que contém o catalisador desenvolvido pela equipe. O processo resulta na formação de bio-óleo e de um gás inflamável que também apresenta potencial para utilização como combustível.
Catalisador aumenta concentração de hidrocarbonetos
Um dos principais diferenciais da pesquisa está no catalisador desenvolvido pelos pesquisadores. A substância atua sobre as moléculas complexas presentes no gás, favorecendo a quebra das cadeias de carbono e a formação de hidrocarbonetos.
De acordo com Douglas Castro, sem o catalisador o produto obtido apresenta aproximadamente 50% de hidrocarbonetos. Com a utilização da substância, essa proporção chega a cerca de 90%.
O processo também apresenta rendimento de aproximadamente 700 mililitros de bio-óleo para cada litro de gordura residual inserido no reator, além da produção do gás inflamável. A composição do catalisador ainda está em aperfeiçoamento e a equipe pretende futuramente patentear a tecnologia.
Pesquisa gera biogasolina, bioquerosene e diesel verde
O processo desenvolvido pelo grupo busca aproveitar integralmente a matéria-prima e gera três principais frações energéticas.
A fração sólida, formada por biocarvão ou biocoque, é rica em carbono e apresenta potencial para utilização como ligante asfáltico sustentável ou biocombustível sólido.
A fração líquida corresponde ao bio-óleo. Por meio da destilação fracionada desse material, os pesquisadores conseguem obter diferentes produtos, entre eles biogasolina, bioquerosene, diesel verde e um produto semelhante ao bunker utilizado em navios.
Já a fração gasosa é formada por biogás, com presença de biometano, hidrogênio e dióxido de carbono, e apresenta potencial para geração de energia térmica e elétrica.
Biogasolina produzida na Ufam apresenta parâmetros dentro das especificações da ANP
Entre os produtos obtidos, a biogasolina é apontada pelo pesquisador como aquela que atualmente apresenta maior proximidade com os combustíveis derivados do petróleo.
Segundo Douglas Castro, o produto produzido em laboratório já apresenta parâmetros físico-químicos dentro das especificações da Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP). A equipe também realizou testes práticos no Laboratório de Termociências da própria Ufam.
Nos experimentos, motores estacionários foram acoplados a um dinamômetro para medir o torque e comparar o desempenho da gasolina convencional com uma mistura contendo 5% da biogasolina produzida pela Universidade.
O ensaio também foi submetido a testes de desempenho em uma refinaria de Manaus. Conforme o pesquisador, a mistura com 5% de biogasolina apresentou desempenho comparável ao da gasolina premium comercializada no Brasil.
A adição da biogasolina elevou a octanagem da mistura para 96,8. Segundo os resultados apresentados pelo pesquisador, o motor apresentou melhor desempenho, menor consumo e menor emissão de poluentes em comparação com o combustível convencional da indústria petroquímica.
Biocombustível “drop-in” pode ser usado sem adaptação do motor
A tecnologia desenvolvida pela Ufam também busca produzir combustíveis classificados como “drop-in”. O termo é utilizado para produtos cuja composição química é semelhante à dos combustíveis derivados do petróleo utilizados comercialmente.
Segundo Douglas Castro, uma das vantagens desse tipo de combustível é a possibilidade de utilização em motores convencionais de combustão interna sem a necessidade de adaptações mecânicas.
O pesquisador também diferencia essa característica do biodiesel convencional, que pode apresentar problemas relacionados à absorção de umidade e à formação de borras no motor.
Ufam quer levar tecnologia à produção em escala contínua
O GP-Tecbioam reúne pesquisadores da Ufam e de outras instituições. Além de Douglas Castro, integram a liderança do grupo o professor Nilton Pereira da Silva, vice-líder, e a professora Daniela D’Antona.
A rede conta ainda com a participação do professor Sérgio Duvoisin Júnior, da Universidade do Estado do Amazonas (UEA), responsável por análises de Cromatografia Gasosa acoplada à Espectrometria de Massas (CG-MS), e do professor Nélio Teixeira Machado, da Universidade Federal do Pará (UFPA). Também participam estudantes de iniciação científica e de pós-graduação em Engenharia Mecânica e Engenharia Civil.
O próximo objetivo é fazer o sistema operar em escala contínua. A mudança permitirá aos pesquisadores calcular com maior precisão os custos envolvidos em uma eventual produção industrial dos biocombustíveis.
A equipe também investiga o aproveitamento dos resíduos gerados durante o próprio processo. O material que permanece no fundo da destilação a vácuo da gordura apresenta potencial para ser utilizado como ligante asfáltico. Testes já são realizados no Laboratório de Pavimentação da Ufam.
Caroço de tucumã também é estudado para tratamento de água
Outra frente da pesquisa envolve o aproveitamento do biocarvão de tucumã. O material, que sobra após a produção do bio-óleo a partir dos caroços, está sendo estudado como bioabsorvente para o tratamento de águas poluídas de igarapés em Manaus.
A pesquisa é desenvolvida pela pós-graduanda Márcia Salazar e busca avaliar o potencial do material para essa aplicação ambiental.
A equipe também pretende aperfeiçoar a composição dos produtos e buscar o registro de patentes para o catalisador, o processo de produção dos biocombustíveis e os próprios produtos desenvolvidos.
Pesquisa também aproveita resíduos de baterias e lixo eletrônico
O grupo da Ufam desenvolve ainda uma nova linha de investigação voltada à produção de catalisadores a partir do reaproveitamento de resíduos de baterias e lixo eletrônico.
A proposta é aproveitar materiais que atualmente são considerados rejeitos poluentes para desenvolver novos catalisadores e, dessa forma, ampliar o ciclo de reaproveitamento de resíduos na produção de energia limpa.
O projeto recebeu financiamento de R$ 100 mil e R$ 72 mil em bolsas por meio do Programa Fapeam + ODS, da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas (Fapeam). Segundo o pesquisador, os recursos contribuíram para a construção do reator próprio de maior capacidade, utilizado na planta semipiloto, e para o avanço das diferentes frentes de investigação.
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