Um processo consagrado na indústria nacional pode se tornar mais eficaz graças ao trabalho de pesquisadores da Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUC/RS).

O doutorando em engenharia e tecnologia de materiais Luis Alcides Brandini De Boni, juntamente com os estudantes Fabiano Zanon, da Engenharia Mecânica, Gabriel Assis e Marcirio Ruschel Olivera, da Engenharia de Controle de Automação, desenvolveram, sob a orientação do professor Isaac Newton, um equipamento (tanto a parte de hardware quanto o software) que permite determinar quando a transesterificação – reação química entre um éster e um álcool e atualmente o método mais usado na produção do biodiesel – entrou em estado de equilíbrio químico. Até hoje não há no Brasil aparelho que permita identificar, em tempo real, quando o fenômeno acontece.

“Comparado ao método tradicional de monitoramento, seria possível produzir a mesma quantidade de combustível líquido – do tipo biodiesel – com a mesma qualidade, consumindo aproximadamente 15% menos de energia em um período de tempo até 50% menor”, afirma De Boni.

A inovação conta com um sensor óptico que permite monitorar reações químicas de forma não invasiva, por meio da passagem de um feixe de raio laser pelo meio reacional. O acompanhamento do processo ocorre por meio de um transdutor óptico. O instrumento capta a variação da luz emitida e converte o sinal luminoso em sinal elétrico, exibindo-o na forma de um gráfico no computador conforme a reação prossegue.

Variação da dispersão da radiação laser em função das condições do meio reacional. Após o equilíbrio químico ser estabelecido, a reação fica com um comportamento pseudoconstante, conforme a imagem 25 da fotografia.

“Nosso trabalho não altera a velocidade cinética da reação, mas a monitora de forma mais eficiente. Ao mostrar a variação geral do índice de refração do meio, as mudanças na sua estrutura molecular ficam evidentes, o que possibilita identificar se estão ocorrendo reações químicas”, explica De Boni.

Atualmente, todo o processo baseia-se em estimativas de tempo. A certeza de que a reação está completa surge somente após a análise de algumas amostras do produto, resultado que – dependendo do laboratório – pode demorar horas.

Com a nova técnica, as usinas que produzem biodiesel no país poderiam ocupar seus reatores somente o tempo necessário até a reação estar completa, diminuindo parte dos custos operacionais e aumentando a produtividade.

Tais benefícios possivelmente se refletiriam no preço repassado aos consumidores, mas tudo isso levaria em conta uma série de variáveis. “Fatores como a qualidade da matéria-prima, tipo de catalisador e álcool utilizados, assim como temperatura da reação e a velocidade de agitação, têm grande influência no tempo demandado para o produto ser dado como completo”, ressalta o engenheiro.

A pesquisa, que recebe apoio da Petrobras e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), foi apresentada na 15ª edição da Rio Oil & Gas, realizada de 13 a 16 de setembro no Rio de Janeiro.

A ideia

Criar um equipamento que possibilitasse automatizar, com base nas condições do meio reacional e não em função do tempo, as usinas de biodiesel do país, priorizando bens manufaturados no Brasil, foi uma ideia que surgiu em 2008, quando De Boni participou, em Brasília, do Estudo prospectivo – Visão de Futuro e Agenda INI Biotecnologia: 2008-2025.

Entre os objetivos do encontro estava o de tentar avaliar quais as tecnologias que teriam maior influência no desenvolvimento nacional nos próximos anos. “Esta foi uma das propostas apresentadas, mas só para daqui a oito anos ou mais. Mas por que esperar tanto? Poderíamos trazer isso para o presente“, lembra.

Para trabalhar o tema, De Boni o agregou a sua tese de doutorado intitulada ‘Utilização de sensores optrônicos para monitorar a reação de transesterificação visando à redução do aporte energético’. Os resultados positivos, porém, vieram mais rapidamente com a colaboração de Zanon, Assis e Oliveira, que acrescentaram à pesquisa conhecimentos de outras áreas.

Patentes

Em menos de um ano de trabalho, o grupo conseguiu duas patentes, uma referente ao sensor óptico para monitoramento e método para monitoramento, e outra relacionada a melhorias no reator e nos sistemas automatizados de controle.

Há, ainda, outras duas em análise no Escritório de Transferência de Tecnologia (ETT) da universidade. “As demais correspondem a partes do equipamento, que inclusive podem ser aproveitadas por outras indústrias”, destaca De Boni.

A criatividade dos acadêmicos, aliada as suas constantes pesquisas e à estrutura do Laboratório de Processos Ambientais (Lapa) e do Laboratório de Projetos Especiais (Lapem), ambos da Faculdade de Engenharia da PUC/RS, possibilitaram criar a maioria das peças usadas na invenção.

Cada parte do equipamento (que ainda é um protótipo) foi desenvolvida a partir de muito estudo e utilizando os materiais disponíveis na universidade ou, em alguns casos, adquiridos de outros fornecedores.

A meta dos pesquisadores, agora, é aperfeiçoar a invenção para que ela possa se tornar um produto comercial, licenciando a tecnologia para uma empresa de grande porte, que poderia manufaturar o equipamento com alta qualidade, garantindo a confiabilidade do processo.

Caroline Eidt
Especial para Ciência Hoje / RS

Texto originalmente publicado na CH 277 (dezembro/2010)