AVALIAÇÃO DO COMPORTAMENTO CORROSIVO DA FASE AQUOSA DO BIO-ÓLEO OBTIDO POR PROCESSO DE PIRÓLISE DA CASCA DE ARROZ

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1 AVALIAÇÃO DO COMPORTAMENTO CORROSIVO DA FASE AQUOSA DO BIO-ÓLEO OBTIDO POR PROCESSO DE PIRÓLISE DA CASCA DE ARROZ K.R.L.Castagno a* ; L.R. Falck a ; P.J. Sanches Filho a a Departamento de Química, Instituto Federal Sul-Rio-Grandense (IFSul), *Praça Vinte de Setembro 455, CEP: , Pelotas - RS, Brazil.katiarlc@gmail.com RESUMO O processo de pirólise de biomassa fornece, como um dos produtos, uma fase líquida, denominado de bio-óleo, rica em compostos oxigenados, de baixo poder calorífico, acidez e viscosidade elevadas. Nesse trabalho foi avaliado o comportamento corrosivo dos aços AISI 1020 e AISI 306 em presença da fase aquosa do bio-óleo, obtido por processo de pirólise da casca de arroz. O comportamento corrosivo foi avaliado por técnicas eletroquímicas. Os resultados obtidos mostram que a fase aquosa é menos agressiva ao aço AISI 1020 do que soluções de NaCl 3% p/v e H 2 SO 4 1 mol L -1. Já para o aço AISI 306 a agressividade da fase aquosa esta entre a solução de NaCl 3% p/v (menos agressiva) e a solução de H 2 SO 4 1 mol L -1 (mais agressiva). Dentre os aços utilizados nesse estudo, o aço AISI 306 é o material que mais resiste à corrosão em presença da fase aquosa do bio-óleo. Palavras-chave: bio-óleo; corrosão; aço. INTRODUÇÃO A produção de energia e a obtenção de produtos químicos a partir de fontes renováveis como a biomassa apresentam-se como uma alternativa econômica e ambientalmente viável dentre as fontes de energia tradicionais (1,2). Como fonte de biomassa pode ser utilizado produtos e resíduos agrícolas, produtos e resíduos florestais, resíduos sólidos urbanos, resíduos animais, resíduos de processamento de alimentos, plantas aquáticas e algas (3-6). Um dos 5008

2 principais processos de conversão da biomassa é a pirólise (7). O óleo resultante da pirólise de biomassa, denominado de bio-óleo, tem bastante quantidade de água e compostos oxigenados, além de baixo poder calorífico, acidez e viscosidade elevadas (8). As características físicas e químicas do bio-óleo permitem a sua utilização como combustível, em substituição total ou combinado com derivados de petróleo, ou como matéria-prima na produção de inúmeras substâncias de interesse das indústrias química e farmacêutica (9). A zona sul do estado do Rio Grande do Sul destaca-se como região de produção e de beneficiamento de arroz. A casca do arroz é um resíduo agroindustrial, gerado no processo de beneficiamento das arrozeiras, que apresenta problemas quanto a sua disposição final devido à grande quantidade gerada diariamente e por ser de difícil decomposição pela natureza. Atualmente, as indústrias da região tem realizado a queima desse resíduo em fornalhas, produzindo energia para o processo, mas contribuindo para o efeito estufa, visto que pode haver produção de grandes volumes de dióxido e monóxido de carbono. A utilização da casca de arroz como biomassa para a produção de biocombustível e de produtos químicos, através de processo de pirólise, apresenta-se como uma alternativa as empresas da região de diversificação da sua atividade produtiva, bem como permite uma destinação ambientalmente adequada para esse resíduo. Embora alguns autores tenham se dedicado ao estudo e desenvolvimento de métodos e processos de produção de bio-óleo, poucos se dedicaram ao estudo da ação corrosiva desse biocombustível durante processamento e armazenagem. Assim, nesse trabalho foi avaliado o comportamento corrosivo dos aços AISI 1020 e AISI 306 em presença da fase aquosa do bio-óleo, obtido por processo de pirólise de casca de arroz. MATERIAIS E MÉTODOS O processo de pirólise da casca de arroz, para obtenção do bio-óleo, foi realizado em um forno tubular (diâmetro 40 mm; comprimento 200 mm), na temperatura de 700 ºC, por 7 min, e fluxo de N2 de 0,5 L/min. O bio-óleo apresenta-se como uma mistura de uma fase aquosa, rica em componentes orgânicos polares, e uma fase oleosa e viscosa. A fase aquosa é separada da fase oleosa por decantação. 5009

3 Os experimentos eletroquímicos de medida do potencial de corrosão com o tempo (ECORR) e os ensaios de polarização potenciodinâmica foram realizados no aparelho MICROAUTOLAB, na temperatura ambiente (24ºC) e na presença de ar. Corpos de prova dos aços AISI 1020 e AISI 306, com 1cm 2 de área exposta, placa de platina e eletrodo de calomelano saturado (ECS), foram empregados, respectivamente, como eletrodo de trabalho, eletrodo auxiliar e eletrodo de referência. Os ensaios de polarização potenciodinâmica foram realizados na faixa de potencial de -0,65 a -1,0 V, na velocidade de varredura de 0,010 V s -1. RESULTADOS E DISCUSSÃO A fase aquosa do bio óleo, apresenta-se com cor marrom escura, devido à presença de compostos orgânicos polares (ácidos carboxílicos e fenóis), responsáveis pelo ph = 2,10 e pela condutividade de 2,47 x 10-6 S, medidos durante caracterização. O comporto dos aços AISI 1020 e AISI 306 em presença da fase aquosa do bio-óleo foi avaliado através da medida do potencial de corrosão (ECORR) com o tempo (figuras 1 e 2). A fim de comparação, o compartamento dessas ligas de aço foi avaliado em meio de H2SO4 1 mol L -1 e NaCl 3 % p/v. 5010

4 Figura 1: Evolução do ECORR para o aço AISI 1020 em presença da fase aquosa do bio óleo, de H2SO4 1 mol L -1 e NaCl 3 % p/v. A figura 1 mostra que o aço AISI 1020 quando imerso na fase aquosa do bioóleo apresenta ECORR mais positivo que nos outros dois meios estudados, com valor de -525 mv após 3600 s de medida. Esse comportamento pode ser explicado pela presença de compostos orgânicos, presentes na fase aquosa do bio-óleo, que podem estar se adsorvendo sobre a superfície, formando uma película, levando o ECORR para valores mais positivos. 5011

5 Figura 2: Evolução do ECORR para o aço AISI 306 em presença da fase aquosa do bio óleo, de H2SO4 1 mol L -1 e NaCl 3 % p/v. A figura 2 mostra que o aço AISI 306 quando imerso na fase aquosa do bioóleo apresenta ECORR intermediário aos outros dois meios estudados. Após 3600 s de medida, o ECORR medido nos meios NaCl 3 % p/v, fase aquosa e H2SO4 1 mol L -1 foram, respectivamente, -184 mv, -379 mv e -560 mv. Esses resultados estão em concordância com a bibliografia, pois mostram a maior resistência a corrosão dos aços austeníticos em meio de NaCl e a menor resistência a corrosão dos mesmos aços em soluções diluídas de H2SO4 (10). O comportamento da liga de aço inox, em presença da fase aquosa do bio-óleo, sugere que os compostos orgânicos presentes nesse meio tem capacidade de romper a película passiva protetora de óxido de cromo, que reveste a superfície do aço inoxidável, expondo a superfície da liga ao ataque do meio corrosivo. Ensaios de polarização potenciodinâmica foram realizados para avaliação do comporto corrosivo dos aços AISI 1020 e AISI 306 em presença da fase aquosa do bio-óleo, após 3600 s de imersão (figura 3). 5012

6 Figura 3 - Curvas de polarização potenciodinâmica para os aços AISI 1020 e AISI 306 em presença da fase aquosa do bio-óleo. A partir das curvas obtidas nos ensaios de polarização foram determinados os valores de densidade de corrente de corrosão (icorr), de resistência a polarização (Rp) e taxa de corrosão, que são mostrados na tabela 1. Tabela 1: Parâmetros eletroquímicos obtidos nos ensaios de polarização potenciodinâmica dos aços AISI 1020 e AISI 306 em presença da fase aquosa do bio-óleo. Liga AISI ECORR icorr Rp Taxa (mv) (A/cm 2 ) (Ohm) (mm/ano) , ,62 0, , ,90 0,0087 Os resultados apresentados na tabela 1 mostram que a liga AISI 306 apresenta menor densidade de corrente e taxa de corrosão, bem como, maior resistência à polarização do que a liga AISI Esse resultado indica ser recomendável a utilização da liga de aço inox na construção de equipamentos para 5013

7 processamento e armazenagem da fase aquosa do bio-óleo de casca de arroz. Para o uso da liga de aço carbono é recomendável a adoção de um revestimento protetor resistente ao ataque químico do meio. CONCLUSÃO O estudo do comportamento corrosivo de corpos de prova de aço carbono e aço inox em presença da fase aquosa do bio-óleo de casca de arroz, realizado a partir de medidas potencial de corrosão e curvas de polarização, mostraram que a fase aquosa é menos corrosiva para o aço inox do que para o aço carbono. AGRADECIMENTOS A PROPESP/IFSul pela concessão de bolsa e recursos financeiros. REFERÊNCIAS [1] CORTEZ, L.A.B.; LORA, E.S. Biomassa para Energia, livro completo, Campinas: Editora da UNICAMP, [2] GOLDEMBERG, J. Biomassa e energia. Quim. Nova, v. 32, p , [3] DEMIRBAS, A. Biomass resource facilities and biomass conversion processing for fuels and chemicals Energy Convers. Manage., v. 42, n. 11, p , [4] MOS, M.; BANKS, S.W.; NOWAKOWSKI, D.J.; ROBSONA, P.R.H.; BRIDGWATER, A.V.; DONNISONA, I.S. Impact of Miscanthus x giganteussenescence times on fast pyrolysis bio-oil quality. Bioresource Technology, v. 129, p , [5] KI, O. L.; KURNIAWAN, A.; LIN, C. X.; JU, Y.-H.; ISMADJI, S. Bio-oil from cassava peel: A potential renewable energy source. Bioresource Technology, v. 145, p , [6] YU, C.; YULONG, W. ; PEILING, Z.; DERUN, H.; MINGDE, Y.; CHUN, L.; ZHEN, C.; JI, L. Direct liquefaction of Dunaliella tertiolectafor bio-oil in sub/supercritical ethanol water. Bioresource Technology, v. 124, p ,

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