Influência da Temperatura nas Propriedades Fluidodinâmicas das Misturas Biodiesel/Diesel de Óleo de Peixe Pontes, A.S.G.C. 1 (IC), Vasconcelos, A.F.F. 1,2 (PQ); Bicudo, T.C. 1 (PQ) Santos, I.M.G. 1 (PQ); e Souza, A.G. 1 (PQ). 1 Departamento de Química, CCEN, Universidade Federal da Paraíba, Campus I, João Pessoa, 58059-900, PB, Brasil. 2 Departamento de Química e Biologia, CECEN, Universidade Estadual do Maranhão, MA, Brasil. E-mail: andreasuame@hotmail.com Resumo A viscosidade é uma das propriedades mais importantes dos combustíveis, pois está diretamente relacionada ao funcionamento dos motores, influenciando na circulação e injeção dos combustíveis. Além disso, a viscosidade está associada ao processo de combustão e, conseqüentemente, à eficiência do motor. Uma alta viscosidade diminui a sua volatilização implicando assim em uma combustão incompleta. O objetivo deste trabalho é discutir a viscosidade do biodiesel e das suas misturas binárias, em diferentes temperaturas. Palavras-chave: Viscosidade, biodiesel, misturas binárias. Introdução Quedas bruscas na temperatura ambiente são responsáveis pelo aumento da viscosidade e pela cristalização de ésteres graxos saturados presentes no biodiesel, que, possivelmente, poderão interferir no funcionamento do motor. Esse problema não é exclusivo desse biocombustível, pois o diesel convencional também é composto por hidrocarbonetos saturados que, em baixas temperaturas, tendem a formar cristais [KNOTHE, 2005]. A viscosidade é uma das propriedades mais importantes dos combustíveis, pois influencia a circulação e a injeção do combustível no funcionamento de motores de injeção. A eficiência do motor no processo de
combustão depende da sua viscosidade. Uma alta viscosidade diminui a sua volatilização implicando assim em uma combustão incompleta. O biodiesel adicionado ao diesel mineral induz uma melhoria das características do diesel quanto às emissões dos gases resultantes da combustão para a atmosfera. A redução dos impactos ambientais causados pelas emissões é um fator de grande relevância, pois o meio ambiente precisa ser preservado. O teor de enxofre e de hidrocarbonetos aromáticos, além da combustibilidade, são características importantes inerentes aos impactos das emissões [CONCEIÇÃO et al., 2005]. É neste sentido que este trabalho foi desenvolvido, para verificar a viscosidade do biodiesel e de suas misturas binárias em altas e baixas temperaturas. Experimental Síntese do biodiesel O processo de produção do biodiesel a partir do óleo de peixe foi realizado pela transesterificação utilizando a rota metílica, na presença de KOH como catalisador (PONTES, 2007). Preparação das misturas binárias Foram preparados 0 ml de cada mistura biodiesel/diesel, nas seguintes proporções: B2, B5, B, B15, B20 e B25 (em que B2 equivale a 2% de biodiesel e 98% de diesel, assim sucessivamente para as demais misturas). Viscosidade As amostras foram avaliadas por medidas de viscosidade, utilizando um viscosímetro marca Brookfield modelo LV-DVII, na temperatura de 25 C, usando um adaptador para quantidades pequenas de amostra, acoplado a um controlador de temperatura. As medidas foram realizadas em diferentes taxas de cisalhamento, a fim de determinar o comportamento reológico das amostras (DANTAS, 2006). Resultados e Discussão A Tabela 1 ilustra os valores referentes à viscosidade dinâmica do óleo de peixe, do biodiesel e de suas misturas binárias. A viscosidade absoluta comprova o êxito da transesterificação, pois o derivado do óleo de peixe (biodiesel) diminui em dez vezes a sua viscosidade. Pode ser observado que a viscosidade da mistura B2 é muito
próxima a do diesel, e que aumenta com a elevação da proporção de biodiesel em relação diesel, ou seja, a viscosidade aumenta de B2 a B0. Isso se deve ao fato de o biodiesel (B0) apresentar uma viscosidade superior a do diesel. Com os valores da viscosidade absoluta e da massa específica foi calculada a viscosidade cinemática. Os resultados encontram-se dentro das normas da ANP, com exceção do B0, que apresentou viscosidade cinemática ligeiramente superior ao estabelecido pela ANP. Tabela 1: Viscosidade dinâmica absoluta e viscosidade cinemática do diesel, do óleo de peixe, do biodiesel e suas misturas binárias Amostra Viscosidade Dinâmica Absoluta (mpa.s) Viscosidade Cinemática (mm 2 s -1 ) Especificação ANP (mm 2 s -1 ) Diesel 4,26 ± 2,2. -1 5,07 B2 4,31 ± 2,9. -2 5,12 B5 4,33 ± 7,48. -2 5,14 B 4,35 ± 4,1. -2 5,16 B15 4,42 ± 3,6. -2 5,23 2,5-5,5 B20 4,45 ± 6,1. -2 5,25 B25 4,48 ± 2,0. -2 5,27 B0 5,34 ± 4,4. -1 6,05 Óleo 54,69 ± 3,2 59,37 - A Figura 1 mostra que o aumento da concentração do biodiesel na mistura conduz a um aumento na viscosidade, contudo essa viscosidade expressa em valor numérico se aproxima dos valores para o diesel mineral, tornando-as possível na utilização em motores do ciclo-diesel. Diesel B2 B5 B B15 B20 B25 B0Óleo Neut. Amostra Figura 1: Viscosidade referente ao óleo de peixe, biodiesel, diesel e às misturas binárias (B2, B5, B, B15, B20 e B25).
A partir da Figura 2 pode ser observado que a viscosidade do óleo de peixe é mais dependente da temperatura do que o biodiesel. As curvas indicam que a viscosidade do óleo e do biodiesel diminuem com o aumento da temperatura, e que esse comportamento é mais pronunciado no óleo. O diesel apresenta uma variação diferenciada da do óleo e do biodiesel. No início, a elevação da temperatura provoca diminuição significativa na viscosidade, semelhante, porém com maior intensidade, ao observado para o óleo de peixe. A partir de aproximadamente 15 ºC, esta queda na viscosidade é menos acentuada, e o comportamento assemelha-se observado para o biodiesel. 16 14 12 8 6 4 Óleo Biodiesel Diesel 16 14 12 8 6 4 2 B2 B5 B B20 B25 2 0 0 0 20 40 60 80 0 Temperatura (ºC) -2-0 20 30 40 50 60 70 80 90 0 1 Temperatura (ºC) Figura 2: Variação da viscosidade em função da temperatura para as amostras de diesel metropolitano, óleo de peixe, biodiesel de peixe e misturas binárias. As misturas binárias apresentaram um perfil semelhante ao diesel, com o mesmo intervalo de viscosidade, como visto na Tabela 2. No intervalo de aquecimento de 5-15 C, a variação de viscosidade entre as misturas foi muito semelhante, com queda brusca na viscosidade, com o aumento da temperatura. Por outro lado, no intervalo 15 0 C houve uma ligeira diferença no comportamento da mistura B2, para a qual a redução na viscosidade em cada temperatura considerada foi ligeiramente superior a das demais amostras. Esse fato sugere que B2 é mais adequado para a utilização em regiões de clima mais ameno, ou seja, com a diminuição da temperatura, a viscosidade de B2 reduz-se mais lentamente do que as viscosidades das outras misturas binárias analisadas.
Conclusão Após a reação de transesterificação a viscosidade do óleo diminui consideravelmente. Com o aumento da concentração do biodiesel no diesel, a viscosidade das misturas binárias aumenta, porém permanece dentro das especificações da ANP. A partir das curvas de viscosidade em função da temperatura, observou-se que as misturas binárias apresentam perfil semelhante ao do diesel, com redução brusca na viscosidade com o aumento da temperatura na faixa de 5 a 15 ºC. A partir dos resultados, conclui-se que as misturas binárias são uma alternativa para a substituição do óleo diesel em motores do ciclo Diesel, pois a viscosidade, apesar de aumentada, permanece dentro dos limites permitidos. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Conceição, M.M.; Candeia, R.A.; Dantas, H.J.; Soledade, L.E.B.; Fernandes Jr., V.J.; and Souza, A.G.; Rheological Behavior of Castor Oil Biodiesel. Energy & Fuels, 19, 2185-2188, 2005. Ferrari, A.R; Oliveira, V. S. & Seabio, A.; Química Nova, 28(1): 19-23, 2005. Knothe, G.; Dependence of biodiesel fuel properties on the structure of fatty acid alkyl esters. Fuel Process Tech, 86, 59-70, 2005. Machado, J.C.V.; Reologia e Escoamento de Fluidos: Ênfase na indústria de Petróleo-Rio de Janeiro: Interciência: Petrobras, 2002. Parente, E.J.S.; Biodiesel Uma aventura tecnológica num país engraçado. 1ª ed. Tecbio. Fortaleza, 2003. Pontes. A.S.G.C.; Caracterização e estudo reológico do biodiesel metílico do óleo de peixe. João Pessoa, departamento de química, UFPB. Relatório técnico cientifico final. 2007. Rocha, A.M.J.; Estimativa da incerteza associada á determinação da viscosidade cinemática de óleos lubrificantes, Metrologia, Sociedade Brasileira de Metrologia, 2003.