segunda-feira, 10 de janeiro de 2011

Biodiesel 3° Edição






 Propriedades
Biodiesel tem propriedades lubrificantes melhores e muito mais alto número de cetano que os atuais combustíveis diesel de mais baixo teor de enxofre. Além do biodiesel reduzir o desgaste do sistema de combustível, e em níveis baixos em sistemas de alta pressão aumenta a vida útil do equipamento de injeção de combustível que depende do combustível para a sua lubrificação. Dependendo do motor, isso pode incluir a bombas de injeção de alta pressão, bomba injetoras (também chamado injetores de unidade) e injetores de combustível.
O poder calorífico do biodiesel é de cerca de 37,27 MJ/L. Esta é 9% inferior ao óleo diesel derivado de petróleo classificado como Número 2. Variações na densidade de energia do biodiesel são mais dependentes da matéria-prima utilizada no processo de produção. Ainda sim estas variações são menores do que o petrodiesel. Foi alegado que biodiesel permite melhor lubrificação e uma combustão mais completa, aumentando assim a produção de energia do motor e atua compensando a maior densidade de energia de petrodiesel.
Biodiesel é um líquido que varia de cor - entre dourado e castanho escuro - dependendo da matéria-prima de produção. É imiscível com água, tem um alto ponto de ebulição e baixa pressão de vapor. *O ponto de inflamação de biodiesel (> 130 °C,> 266 °F)é significativamente mais alto que o do diesel de petróleo (64 °C, 147 °F) ou gasolina (-45 °C, -52 °F). Biodiesel tem uma densidade de ~0,88 g/cm³, menor do que a da água.
Biodiesel tem praticamente nenhum conteúdo de enxofre, e é frequentemente utilizado como aditivo para óleo diesel com ultrabaixo teor de enxofre (Ultra-Low Sulfur Diesel, ULSD) de combustível, porque confere a este, melhores características de lubricidade, sendo apontado como uma excelente alternativa o uso dos ésteres em adição de na taxa de 5 a 8% buscando reconstituir essa lubricidade. Também é essencialmente isendo de compostos aromáticos.

Compatibilidade de materiais
  • Plásticos: polietileno de alta densidade (high density polyethylene, HDPE) é compatível, mas cloreto de polivinila (PVC) é lentamente degradado. Poliestirenos são dissolvidos em contacto com o biodiesel, tanto que pesquisa-se a dissolução de resíduos de poliestireno como forma de aumentar o rendimento energético do biodiesel.
  • Metais: o biodiesel tem um efeito sobre os materiais à base de cobre (por exemplo, bronze), e também afeta zinco, estanho, chumbo e ferro fundido. Os aços inoxidáveis (316 e 304) e ligas de alumínio não são afetados.
  • Borracha: Biodiesel também afeta os tipos de borrachas naturais encontrados em alguns componentes de motores mais antigos. Estudos também descobriram que elastômeros fluorados (FKM) curados com peróxidos e óxidos de metais alcalinos pode ser degradado quando perde biodiesel sua estabilidade causada pela oxidação. No entanto os testes com FKM-GBL-S e FKM GF-S apontaram serem estes elastômeros mais resistentes para lidarem com biodiesel em todas as condições.
Padrões técnicos
Biodiesel tem uma série de normas para a sua qualidade, incluindo a norma europeia EN 14214 e a ASTM D6751, padrão utilizado nos E.U.A. e Canadá, entre outras.

Gelificação
Quando biodiesel é resfriado abaixo de um certo ponto, algumas moléculas agregam-se e formam cristais. O combustível começa a apresentar-se muito turvo, a medida que os cristais se tornam maiores do que um quarto do comprimento de onda da luz visível - este é o ponto de névoa ou ponto de turbidez. A medida que o combustível continua sendo resfriado, esses cristais se tornam ainda maiores. A menor temperatura na qual o combustível pode passar por um filtro de 45 micron é o ponto de entupimento de filtro a frio (cold filter plugging point , CFPP). A medida que o biodiesel seja ainda mais resfriado pode se gelificar e por fim, solidificar. Na Europa, existem diferenças nas exigências de CFPP entre os países. Isto reflete-se nas normas nacionais diferentes desses países. A temperatura na qual biodiesel puro (B100) começa a gelificar, varia significativamente e depende da mistura de ésteres e, portanto, do óleo como matéria-prima usado para produzir o biodiesel. Por exemplo, o biodiesel produzido a partir de baixo ácido erúcico de variedades de sementes de canola (RME) começa a gelificar a aproximadamente -10 °C (14 °F). Biodiesel produzido a partir de sebo tende a gelificar a cerca de 16 °C (61 °F). Há uma série de aditivos comercialmente disponíveis, que irão diminuir significativamente o ponto de fluidez e o ponto de entupimento de filtro a frio de biodiesel puro. Operação no inverno é também possível através de mistura de biodiesel com óleos combustíveis, incluindo combustível diesel de baixa enxofre n° 2 e diesel nº 1/querosene.
Outra abordagem para facilitar o uso de biodiesel em condições de clima frio é por empregar um segundo tanque de combustível para biodiesel, além do tanque de combustível padrão para óleo diesel. O segundo tanque de combustível pode ser isolado e uma serpentina de aquecimento usando o arrefecimento do motor que é realizado através do tanque. Os tanques de combustível podem ser comutados quando o combustível está suficientemente quente. Um método similar pode ser usado para operar os veículos a diesel utilizando diretamente óleo vegetal.

Contaminação por água
Biodiesel pode conter pequenas mas problemáticas quantidades de água. Embora não seja miscível com água, sendo hidrofóbico, é, como o etanol, higroscópico (absorve água da umidade atmosférico). Uma das razões pelas quais o biodiesel pode absorver a água é a persistência de mono e diglicerídeos que sobraram de uma reação incompleta na sua produção. Estas moléculas podem agir como um emulsificante, permitindo que a água se misture com o biodiesel. Além disso, pode haver água que é residual ao processamento ou resultante de condensação no tanque de armazenamento. A presença de água é um problema porque:
  • Água reduz o calor de combustão do combustível como um todo. Isto significa mais fumaça, partida mais difícil, menos potência.
  • Água provoca corrosão dos componentes vitais do sistema de combustível: bombas de combustível, bombas injetoras, linhas de combustível, etc.
  • Água e micróbios causam falha nos elemento filtrantes de papel no sistema (por apodrecimento), que por sua vez, resulta na falha prematura da bomba de combustível devido à ingestão de partículas grandes.
  • Água congela formando formar cristais de gelo perto de 0 °C (32 °F). Estes cristais fornecem locais para nucleação e aceleraram a gelificação do combustível residual.
  • A água acelera o crescimento de colônias de microorganismos, os quais podem entupir um sistema de combustível. Usuários de biodiesel que têm tanques de combustível aquecido, portanto, enfrentam problemas com micróbios o ano inteiro.
  • Adicionalmente, a água pode causar corrosão nos pistões de um motor diesel.
Anteriormente, a quantidade de água contaminando o biodiesel era sido difícil de avaliar por amostragem, uma vez que água e óleo separam-se. No entanto, é agora possível medir o teor de água com de sensores de água em óleo. A determinação do teor de água em biodiesel é realizada entre outros métodos possíveis principalmente por titulação Karl Fischer segundo a norma EN ISO 12 937. A titulação Karl Fischer é predominantemente o método escolhido quando vestígios de água livre, emulsionada ou dissolvida tem que ser determinados com precisão em um tempo razoável. É baseada na reação estequiométrica de água com iodo e dióxido de enxofre na presença de um álcool de cadeia curta e uma base orgânica (uma amina). Entre os vários métodos para a determinação da água incluem-se: a perda por secagem, a reação com hidreto de cálcio, espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia Raman e de medidas dielétricas. O método centrígugo é o descrito pela ASTM D 1796, de 1997, e presta-se também para a determinação de sedimentos.
A contaminação por água também é um potencial problema quando se utiliza determinado produtos químicos catalisadores envolvidos no processo de produção, reduzindo substancialmente a eficiência catalítica de catalisadores básicos (pH elevado) tais como hidróxido de potássio. No entanto, a metodologia de produção super-crítica do metanol, em que o processo de transesterificação de óleo e metanol como matéria-prima é efetuada sob a alta temperatura e pressão, demonstrando ser pouco afetada pela presença de contaminação da água durante a fase de produção.


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