ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DO di-TAE (di-TERC-AMIL ÉTER), UM NOVO ADITIVO PARA MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
AUTORES: VENTURI, V. (UFRGS) ; CATALUÑA, R. (UFRGS)
RESUMO: A síntese do di-TAE (di-terc-amil éter) tem como objetivo o desenvolvimento de combustíveis para atender as necessidades dos novos motores de combustão interna. Este composto é uma alternativa para adequação das características físico-químicas do biodiesel e possibilita a utilização de um combustível com aproximadamente 80% em massa de origem bio-renovável. A determinação experimental do diagrama de equilíbrio isobárico líquido-vapor mostrou a formação de um azeótropo de mínima temperatura com o álcool isoamílico. Esta propriedade é importante para o dimensionamento e controle do processo de produção do di-TAE. A baixa viscosidade do éter de elevada massa molecular possibilita a sua utilização como aditivo ao biodiesel para corrigir os aspectos de viscosidade e volatilidade do biodiesel.
PALAVRAS CHAVES: equilíbrio líquido-vapor, viscosidade, di-tae
INTRODUÇÃO: Compostos oxigenados oriundos de biomassa são uma alternativa viável para o melhoramento da qualidade dos combustíveis em relação aos níveis de emissões e redução do consumo de combustíveis fósseis (ANCILLOTI et al., 1998). O di-TAE é produzido a partir da reação entre os isômeros isoamilenos da corrente C5 (2-metil-1-buteno e 2-metil-2- buteno) de origem petroquímica e o álcool isoamílico presente no óleo fúsel, subproduto do processo de produção de etanol. A síntese do di-TAE utiliza um sistema em fluxo e operação contínua obtendo-se o éter com 98% de pureza (VENTURI et al., 2009). O óleo fúsel é a fração menos volátil obtida durante o processo de destilação do álcool combustível. A produção de álcool em uma usina de porte médio pode alcançar até 1,5 milhões de litros por dia. A proporção média de óleo fúsel é estimada em 2,5 litros cada 1000 litros de álcool. Assim, torna-se evidente que o volume de óleo fúsel produzido anualmente é considerável, levando-se em conta que a produção anual de etanol no Brasil chega a 15,4 bilhões de litros (PEREZ et al., 2001). Por ter cadeia de hidrocarbonetos de elevada massa molecular, quando comparado aos éteres MTBE e ETBE, o di-TAE possui melhor miscibilidade em combustíveis de alto peso molecular, como é o caso do diesel e do biodiesel. Uma grande vantagem da produção de éteres a partir do corte de olefinas C5 juntamente com o óleo fúsel é a obtenção de compostos oxigenados, semi-renováveis, para utilização em formulações de combustíveis. Neste processo se obtém produtos de elevado valor agregado, para exploração industrial, a partir de matérias-primas que não são devidamente aproveitadas (CATALUÑA et al., 2007).
MATERIAL E MÉTODOS: Equilíbrio Líquido-Vapor (ELV). Para a construção do diagrama de equilíbrio líquido-vapor di-TAE/álcool isoamílico isobárico, foram utilizados di-TAE produzido em laboratório com pureza de 98,0% e álcool isoamílico P. A., marca VETEC, com 98,5% de pureza. Foram preparadas misturas di-TAE/álcool isoamílico com composições molares conhecidas de 5 a 95% de álcool isoamílico, pré definindo as composições da fase líquida. O líquido é aquecido até que a temperatura da fase vapor permaneça estável. O sistema experimental de destilação com refluxo total utiliza um sensor de temperatura localizado na fase vapor do balão na altura da ligação com o condensador. Para cada mistura determinou-se a correspondente temperatura de ebulição e a composição da fase vapor em equilíbrio através da amostragem do refluxo líquido, empregando-se um cromatógrafo gasoso VARIAN 3900 equipado com coluna CP-SIL PONA CB (100 m x 0,25 mm x 0,0005 mm, 100% dimetil polisiloxano) e detector de ionização em chama (FID). A composição com base molar foi determina utilizando a área referente a integração dos sinais do detector correspondente ao álcool isoamílico e di-TAE, corrigida pelo seu fator de resposta relativo ao álcool isoamílico.
Viscosidade. A utilização dos viscosímetros cinemáticos baseia-se na observação do tempo gasto para um líquido fluir, sob a influência da gravidade, através de um capilar de diâmetro e comprimento especificados, escoando, de um reservatório superior de volume definido, para um segundo reservatório inferior. A viscosidade cinemática foi determinada a partir de um viscosímetro de vidro do tipo Cannon-Fenske número 50, para líquidos newtonianos entre 0,8 e 3,2 mm2/s (cSt), e constante K igual a 0,00423 mm2/s2 (ASTM D-445, 2001).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Equilíbrio Líquido-Vapor (ELV). O diagrama de equilíbrio para o sistema binário di-TAE/álcool isoamílico, para a pressão ambiente, determinada através de leitura em barômetro de mercúrio, que na ocasião indicava 758,5 mm Hg, está apresentado na Figura 1.
Observa-se no diagrama da Figura 1 que a mistura di-TAE/álcool isoamílico apresenta azeótropo de mínima temperatura, uma vez que a temperatura de ebulição da solução é menor que a temperatura de ebulição dos componentes puros, com composição molar xdi-TAE= 0,13 à 129,3°C. A obtenção do di-TAE com elevado grau de pureza, adequada para comercialização, é obtida através da corrente de fundo da coluna de destilação e a corrente de topo é direcionada novamente para a alimentação do sistema de reação.
Viscosidade. As viscosidades do álcool isoamílico e do di-TAE, para temperatura de 40ºC são, respectivamente: 3,104 (±0,001) e 1,085 (±0,001). Como podemos observar a viscosidade do di-TAE é significativamente menor que a viscosidade do álcool isoamílico. Dessa forma, o baixo valor da viscosidade do di-TAE, possibilita a utilização deste éter na formulação de combustíveis para motores Diesel utilizando formulações de biodiesel/éter. Além de corrigir a viscosidade do combustível o éter possibilita a correção das características de volatilidade.
CONCLUSÕES: O diagrama ELV isobárico do sistema di-TAE/álcool isoamílico expôs a formação de um azeótropo com 87% molar de álcool isoamílico, com temperatura de ebulição em 129,3ºC na pressão de 758,5 mmHg. Estas informações são importantes para o dimensionamento e otimização do processo de produção do éter. A viscosidade dos combustíveis para motores ciclo Diesel é um importante parâmetro para correta operação do sistema de injeção, permitido a utilização do di-TAE nas formulações de combustíveis para motores Diesel, apresentando-se como uma alternativa técnico/econômica viável.
AGRADECIMENTOS: À Braskem – UNIB – RS pelo fornecimento do corte C5 para a produção do di-TAE e à CAPES.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ANCILLOTI, F.; FATTORE, V. 1998. Oxygenate fuels: Market expansion and catalytic aspect of synthesis. Fuel Processing Technoogy, 57: 163-194.
ASTM D-445. 2001. Standard Test Method for Kinematic Viscosity of Transparent and Opaque Liquids - the Calculation of Dynamic Viscosity. Annual Book of ASTM Standards, 05.01: 185-193.
CATALUÑA, R.; MENEZES, E. W.; SILVA, R. 2007. Processo de Produção e Purificação de Compostos Oxigenados. Patente, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, PI 0700795-7.
PEREZ, E. R.; CARDOSO, D. R.; FRANCO, D. W. 2001. Análise dos alcoóis, ésteres e compostos carbonílicos em amostras de óleo fúsel. Química Nova, 24(1): 10-12.
VENTURI, V.; WAGNER, R. R.; CATALUÑA, R. 2009. Produção do di-TAE (di-terc-amil-éter): um novo bio-éter na formulação de combustíveis para motores de combustão interna. 32.a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química, TC-049.
