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Na Medida

Edição 13 - maio de 2018

Artigo
Ultrassom: uma ferramenta promissora no monitoramento da produção de biodiesel
RAPHAELA BAÊSSO
Diretoria de Metrologia Científica e Tecnologia

Vanderléia de Souza

“A química está presente em tudo!” É com essa frase que começamos a explicação de porque a pesquisa deve ser sempre um conjunto de ciências, uma multidisciplinaridade.

O Laboratório de Ultrassom (Labus) do Inmetro sempre foi um ambiente de desafios. Foi pensando nisso que se decidiu abrir as portas para a pesquisa em biocombustíveis. Isso mesmo, aqueles combustíveis que estão caminhando para substituir o petróleo. O Brasil, cada vez mais, vem investindo nesses combustíveis considerados “verdes”.

Não precisa se assustar com a palavra “química”, você vai perceber que tudo é mais simples do que parece. Vamos imaginar um jogo de futebol em que não haja um árbitro e que, só ao final da partida, serão analisados cartões, faltas, gols, entre outros. Aposto que você pensou: “seria uma confusão total!” Pois, essa analogia vai nos ajudar a entender o uso do ultrassom para monitorar a produção do biodiesel. Os técnicos seriam os operadores da planta do processo de fabricação do biodiesel. Os jogadores seriam os reagentes químicos dessa reação. E o objetivo final, que seria o número de gols, seria a fabricação do biodiesel. Mas onde está o árbitro? Ah, esse é o ultrassom de baixa potência. Aquele que não pode interferir no resultado do jogo, mas está ali, observando tudo o que acontece. No caso do futebol, o árbitro usa os cartões e apitos para indicar “falhas” na partida, enquanto que, na reação química, o ultrassom usa a velocidade de propagação no meio reacional. A “velocidade de propagação” pode ser definida como a razão entre a distância percorrida pela onda ultrassônica e o tempo gasto para esse deslocamento. É importante ressaltar que a velocidade de propagação é dependente do meio e que modificações nos meios poderão causar alterações dos seus valores.

O biodiesel pode ser obtido por meio da reação de transesterificação, na qual um óleo (vegetal ou animal) vai reagir com um álcool de cadeia curta (metanol, etanol etc.) na presença de um catalisador (básico ou ácido) para produzir uma mistura de ésteres (biodiesel) e glicerol. O catalisador é apenas uma substância que, apesar de não participar da reação química, vai diminuir a energia de ativação e aumentar a velocidade da reação. No exemplo da partida de futebol, podemos considerar o catalisador como o gandula. Mesmo que se tenha na indústria tempo reacional e concentrações de substâncias bem definidos para o processo de fabricação do biocombustível, o ultrassom vem como uma ferramenta auxiliar para garantir que a reação esteja acontecendo de acordo. Poder monitorar as modificações do meio, em tempo real, durante todo o processo, possibilita ao técnico, ou ao operador da planta industrial, evitar quaisquer produções que estejam fora do objetivo final, seja ele a vitória ou um biodiesel de boa qualidade.

Hoje em dia, tem-se diversas técnicas químicas bem desenvolvidas, que fazem as análises do combustível produzido, mas de modo off-line, ou seja, após a produção de toda uma batelada. Além disso, por possuírem alta confiabilidade e exatidão, acabam demandando um gasto maior. Entretanto, o ultrassom de baixa potência, apesar de novo nessa área de reações químicas, é bem “experiente” na determinação de propriedades de líquidos. Além de poder ser aplicado nas linhas de processo, pode ser considerado mais barato que as técnicas disponíveis no mercado baseadas em espectroscopia.

Vamos voltar para o futebol. Você entendeu, então, por que é necessário o árbitro (ou melhor o ultrassom)? Imagine agora que você é o técnico e seu time está em campo e começa a levar muitos gols. Você vai querer, imediatamente, fazer alguma coisa para que isso pare de acontecer, certo? Irá começar a trocar jogadores e mudar as táticas. E isso tudo antes que o jogo termine. O mesmo aconteceria se você fosse o operador da planta de processo. À medida que o ultrassom começar a mostrar variações indesejadas nos valores de velocidade de propagação no seu meio reacional, você saberá que algo está errado e que medidas devem ser tomadas. Seja aumentar ou diminuir a concentração dos reagentes ou, até mesmo, mexer na temperatura ou na agitação do meio. Tudo isso, antes que seu biodiesel saia da planta de processo para ser analisado e esteja fora de especificação.

Mas por que o ultrassom tem que ser de baixa potência? Porque não pode haver interferências no meio, uma vez que a ideia, aqui, é apenas o monitoramento e não a produção em si. Um ultrassom de alta potência seria o mesmo que o árbitro começar a chutar a bola para o gol, interferindo no resultado final.

O Inmetro, por meio do seu Laboratório de Ultrassom, conseguiu comprovar, por experimentos metrológicos, que o ultrassom de baixa potência consegue acompanhar a conversão de óleo puro em biodiesel. Além disso, por mais que a técnica ainda não seja quantitativa (esses estudos ainda estão em desenvolvimento), é possível verificar quando a reação atingiu sua máxima conversão. Dessa forma, economizamos tempo, energia, reagentes, entre outros. Parte desse estudo pode ser visto no capítulo “Ultrasound as a Metrological Tool for Monitoring Transesterification Kinetics” publicado no livro “Advanced Chemical Kinetics” disponível online, por meio do link (https://cdn.intechopen.com/pdfs-wm/56769.pdf).

E qual a importância de se desenvolver um estudo assim, num instituto como o Inmetro? Confiabilidade e rastreabilidade! O estudo da metrologia vai garantir não só a precisão dos resultados, mas a segurança de que o resultado encontrado na empresa X vai ser o mesmo que o encontrado na empresa Y. Se pensarmos que, para vender um biocombustível com qualidade, esse deve atender a inúmeras especificações descritas em normas (como por exemplo a EN 14214 e a ASTM D6751), garantir a equivalência dos resultados é imprescindível.

As ciências têm mesmo como serem misturadas. Aliás, elas devem ser. E foi com esse pensamento que o Labus tem conseguido fazer gols, ao desenvolver projetos utilizando o ultrassom.

 

 


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