Ao longo das últimas décadas, as normas que regulamentam as emissões de poluentes, inclusive as produzidas por motores movidos a diesel, estão ficando cada vez mais exigentes. Em decorrência disso, nota-se uma busca constante, por parte dos fabricantes de motores envolvidos no processo, pelo desenvolvimento de novas tecnologias capazes de reduzir essas emissões e, consequentemente, melhorar a qualidade do meio ambiente. No âmbito desse processo, o engenheiro mecânico André Sperl, que trabalha na área de desenvolvimento de produtos em performance e emissões da empresa MWM International Motores, aperfeiçoou uma técnica existente desde o final da década de 1970, que consiste em misturar água ao óleo diesel combustível, formando o que é conhecido como emulsão. Dessa maneira, conseguiu reduzir em 22% as emissões de óxido de nitrogênio (NOx) – considerado o poluente mais abundante produzido por esse tipo de motor – e em 42%, as de material particulado pesado (MP) sem quaisquer alterações mecânicas no motor.

Sperl explicou que os resultados foram obtidos a partir de uma única estratégia inalterada de calibração de um motor diesel eletrônico de alta rotação 3.0L, que atende os requisitos Euro III Heavy Duty. “Os testes foram realizados em motores abastecidos com as emulsões combustíveis em bancada dinamômétrica por 30 dias aproximadamente. Isso acabou prejudicando um pouco o consumo de combustível e a performance do motor, porque a emulsão tem um poder calorífico menor, além do fato de, se desenvolvida uma calibração do motor para as emulsões como combustível, os resultados poderão ser ainda melhores”, afirmou o engenheiro. A pesquisa resultou na dissertação de mestrado profissional de Sperl, da Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM), orientado pelo professor Celso Aparecido Bertran, do Instituto de Química (IQ), ambos da Unicamp.

Emulsão é um sistema heterogêneo, que consiste de, pelo menos, um líquido imiscível disperso em outro em forma de gotas. O líquido que contém as gotas dispersas é denominado de fase contínua ou fase externa. O trabalho realizado por Sperl utilizou a macro-emulsão, que é quando as gotas, de maneira geral, têm diâmetros maiores a 0.1μm. Estes sistemas possuem uma estabilidade mínima, podendo melhorar com a adição de agentes ativos de superfície, como sólidos finamente divididos, entre outros. Na avaliação do pesquisador, os resultados oriundos da utilização da macro-emulsão são muito promissores, porém, ele tem uma expectativa positiva muito grande com relação à utilização da micro-emulsão.

Trata-se, também, de um líquido disperso em outro, só que com tamanho de gota usualmente menor do que a longitude de onda da luz visível, tornando-as transparentes ou, no mínimo, translúcidas. São estáveis, devido à utilização de uma mistura de agentes tensos ativos de superfície, denominados surfactantes – que é um composto caracterizado pela capacidade de alterar as propriedades superficiais e interfaciais de um líquido, cuja característica fundamental é a tendência de formar agregados que, geralmente, formam-se a baixas concentrações de água.

Foram ensaiados seis tipos diferentes de combustível: diesel comum metropolitano; diesel Euro IV; diesel comum metropolitano apenas com surfactante, além de outras três formulações de emulsões chamadas 1, A e B. O objetivo, segundo Sperl, foi melhorar a densidade e a viscosidade para funcionamento em motor diesel. O combustível considerado mais viável a ser utilizado, justamente pelo fato de melhor poder calorífico, densidade e viscosidade, foi a emulsão “B”, uma vez que o surfactante tem a propriedade de agregar as moléculas de água ao diesel, ficando dessa maneira, disperso e fino, caso contrário não se misturam. A ajuda da equipe de Bertran, composta por Lucila Andrade, aluna de iniciação científica e Thiago Carvalho, aluno de graduação foi fundamental.

Além dos motores a diesel que equipam caminhões e ônibus, outra grande aplicação dessa tecnologia de emulsões seriam os motores estacionários e agrícolas. Sperl lembrou que num país de dimensões continentais como o Brasil é muito comum encontrar geradores de energia, principalmente em áreas rurais. Ademais, um país com vocação para a agricultura como o nosso possui uma frota de máquinas agrícolas demasiadamente grande. E do ponto de vista financeiro, prosseguiu o engenheiro, o uso das emulsões em larga escala não custaria mais do que o diesel atualmente. “Estaríamos fazendo menos mal ao meio ambiente e ainda sentiríamos isso no bolso”, argumentou.

Indagado qual seria o próximo passo no sentido de corroborar o que os ensaios de bancada dinamométrica resultaram, Sperl foi enfático ao afirmar que será fundamental testar esse “novo combustível” em uma frota real circulante, seja de um grande produtor, de uma fazenda ou de uma pequena cidade. Isso significaria testar definitivamente em campo e adotar o melhor modelo para distribuição em escala comercial.

O ideal, segundo ele, seria a partir daí trabalhar com as micro-emulsões, uma vez que são mais estáveis. Isso significa não haver separação de fase da mistura por longos períodos de tempo, nem tampouco ter viscosidade alterada. Dessa maneira, garantiu o pesquisador, o desenvolvimento do processo teria uma estabilidade maior, com resultados melhores, além de um custo acessível e produção em larga escala. “Apenas na parte química teríamos alguma alteração, uma vez que o tipo de surfactante e o processo seriam um pouco diferentes”, disse.

Os resultados obtidos e apresentados na dissertação, de acordo com o autor, são inéditos no Brasil. E isso é muito importante porque reforça a posição de liderança do Brasil, no âmbito da América Latina, nessa corrida pela ponta no desenvolvimento de tecnologias. Uma comparação com a Europa, por exemplo, deixa nosso país em uma confortável posição de concorrer com o que de melhor tem sido produzido no velho continente. Para o doutorado, Sperl prevê, além da utilização das micro-emulsões, uma calibração otimizada em performance, emissões e consumo de combustível para a utilização deste tipo de combustível.

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Publicação

Título da dissertação “Utilização de Emulsões de Água em Óleo Diesel Combustível para Redução das Emissões de Poluentes em Motores de Combustão Interna Ciclo Diesel”

Autor: André Sperl

Orientador: Celso Aparecido Bertran

Unidade: Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM)
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