Biodiesel Derivado de Óleo Residual de Fritura e Diluição Asfáltica: uma proposta de economia energética e reciclagem de resíduos

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Materiais

Autores

Almeida, S.M.F. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ) ; Souza, A.A.M. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ) ; Silva, J.F. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ) ; Rego, J.A.R. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ) ; Trindade, S.O.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ) ; Brasil, D.S.B. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ)

Resumo

Uma parcela considerável dos poluentes de indústrias de pavimento são oriundos do processo de diluição asfáltica, pois há a utilização de componentes tóxicos no desenvolvimento das misturas asfálticas, além de elevadas temperaturas no processo de usinagem. A utilização de diluentes asfálticos menos poluentes e temperaturas mais baixas podem ser alternativas promissoras para amenizar tais inconvenientes. Desta maneira, a capacidade diluente de um biodiesel produzido a partir de óleo residual de fritura (BDORF) foi averiguada por meio de testes de diluição utilizando blendas com diferentes proporções de CAP e BDORF. Foram obtidos resultados satisfatórios de viscosidade quando em torno de 35% da blenda era composta por BDORF e utilizando temperatura de aquecimento prévio do CAP igual à 105ºC.

Palavras chaves

Biodiesel ; Diluição Asfáltica ; Óleo Residual

Introdução

No Brasil, um dos produtos mais utilizados em serviços de pavimentação asfáltica é o asfalto diluído de petróleo (ADP), no qual se utiliza querosene como diluente do CAP (Cimento Asfáltico de Petróleo): material formado por betume e produtos de destilação petrolífera (BERNUCCI et al. ,2007). Os ADP’s são amplamente questionados por diversos órgãos ambientais devido à quantidade exacerbada de substâncias tóxicas (compostos orgânicos voláteis-VOC’s) liberadas para a atmosfera (GODOI, 2011), além de ser prejudicial à saúde dos trabalhadores envolvidos nas obras de pavimentação (GUIMARÃES, 2017). Todavia, o CAP apresenta dois problemas ambientais no processo de pavimentação: (a) devido à sua termoplasticidade, existe a necessidade de aquecimento empregando temperaturas acima de 100°C, a fim de assegurar viscosidade adequada à mistura (ODA, et al., 2005) e requerendo altos gastos de energia (DE PAIVA e CARTAXO, 2014); (b) com o intuito de evitar o aquecimento e proporcionar a fluidez necessária, pode-se utilizar solventes derivados do petróleo, formando os cutbacks ou ADP’s (MAGALHÃES, 2004), o que libera quantidades consideráveis de substâncias tóxicas ao meio ambiente. De acordo com Fini et al., (2011) uma via favorável ao asfalto é o emprego de bio-óleos derivados de biomassa, objetivando a sua não agressão ambiental e renovabilidade. Desta forma, o presente trabalho objetiva a proposição de temperaturas de usinagem e percentuais de diluente asfáltico, produzido a partir de óleo residual de fritura (BDORF), inferiores aos citados na literatura, a fim de diminuir os impactos ambientais causados pelo diluente atualmente utilizado (querosene) e reduzir o consumo energético com temperaturas elevadas.

Material e métodos

Com o objetivo de verificar a capacidade diluente do biodiesel produzido a partir de óleo residual de fritura, proveniente do Restaurante Universitário (RU) da Universidade Federal do Pará (UFPa), foram realizados teste de diluição asfáltica. O CAP, previamente aquecido com temperatura fixa de 105ºC e com percentuais de 27,95-42,05% de BDORF na blenda CAP/BDORF. Na tentativa de identificar proporções da blenda CAP/BDORF que tenham resultados similares à proporção da literatura, (na qual se utilizou 60% de CAP, pré-aquecido à temperatura de 140ºC e 40% de diluente), foram propostas corridas que priorizem menor consumo de energia e taxas de emissão de VOC’s. Tais fatores estão associados às altas temperaturas empregadas no processo de usinagem asfáltica e no uso de diluentes de origem fóssil. Cada uma das blendas testadas foi submetida a análises de viscosidade e densidade.

Resultado e discussão

Em ordem de eficiência, os resultados foram observados nas corridas experimentais 2, 1 e 3 (Tabela 1). Sendo as duas primeiras com viscosidades próximas ao valor de 2x10-5 m2/s relatado por Bernucci et al (2007) para misturas asfálticas. Na amostra 3, apresentou-se um valor um pouco distante da literatura, mas dentro do esperado. A utilização de 42,05% de BDORF na blenda CAP/BDORF com CAP pré-aquecido à 105 ºC forneceu o menor valor de viscosidade. No entanto, quando comparada a corrida 4, a redução em 5% da proporção apontada pela literatura também forneceu viscosidade significativa, indicando que a redução da temperatura de aquecimento do CAP e do percentual de diluente também resultam em valores de viscosidade favoráveis a diluição asfáltica. Quando comparadas à proporção recomendada pela literatura, o valor de viscosidade da corrida 3 foi inferior, e o da corrida 2, sucintamente maior. Uma mistura asfáltica desenvolvida nas condições de 35% de biodiesel a 105°C pode representar uma economia energética considerável para as indústrias asfálticas, além gerarem menos poluentes. Os valores de viscosidade versus densidade para as misturas 1, 2, 3 e 4 estão mostradas no Gráfico 1. Apesar da utilização de uma temperatura de 105 ºC, a baixa proporção de BDORF na corrida 1, influenciou no alto valor de viscosidade observado. Para corridas em análise os valores de densidade apresentaram comportamento inversamente proporcional a viscosidade.

Matriz de planejamento com variáveis reais (temperatura e percentagem de BDORF) e de resposta (densidade e viscosidade).


Relação entre viscosidade e densidade das amostras em análise.

Conclusões

Diante do exposto, conclui-se que a utilização de biodieseis derivados de óleo residual de fritura podem ser empregados como diluentes asfálticos em proporções e temperaturas de aquecimento do CAP inferiores aos mencionados na literatura, fornecendo uma economia energética para as indústrias de pavimento. A produção em larga escala de CAP/BDORF contribuiria para o reaproveitamento do óleo residual de fritura e para diminuição da emissão de gases de efeito estufa despejados pelas indústrias de pavimento.

Agradecimentos

Referências

BERNUCCI, L. B.; da MOTTA, L. M. G.; CERATTI, J. A. P.; SOARES, J. B. Pavimentação asfáltica: Formação básica para engenheiros. Rio de Janeiro: PETROBRAS: ABEDA, 2007.

DE PAIVA, T. S.; CARTAXO, E. F. Misturas asfálticas quentes: impactos ambientais e utilização do RCD. T & C Amazônia. Disponível em <http://www.fucapi.br/tec-depreaced/2014/01/31/misturas-asfalticas-quentes-impactos-ambientais-e-utilizacao-do-rcd/>. Acesso em 31 de janeiro de 2017.

FINI, E.; KALBERER, E.; SHAHBAZI, A.; YOU, M. Z.; OZER, H.; AURANGZEB, Q. Chemical Characterization of Biobinder From Swine Manure: Sustainable Modifier for Asphalt Binder, Journal of Materials Civil. Engineering., v 23, p. 1506 –1513, 2011.

MAGALHÃES, S. T. Misturas asfálticas de módulo elevado para pavimentos de alto desempenho. Tese de Doutorado. Universidade Federal do Rio de Janeiro-RJ, 2004, p. 184.

ODA, S.; NASCIMENTO, L. A. H.; EDEL, G. Aplicação de asfalto-borracha na Bahia. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE P&D EM PETRÓLEO E GÁS-IBP, 3, 2005, Salvador. Anais..., Salvador: 2005.

GODOI, L. D. Estudo do comportamento dos ligantes asfálticos utilizados na imprimação asfáltica relacionados à emissão de VOC’s. 2011. Dissertação de mestrado, Universidade Federal do Paraná, Curitiba - PR, p. 167. 2011.
GUIMARÃES, J. R. P. de F. Riscos para a saúde de trabalhadores de pavimentação de ruas: as emissões tóxicas do asfalto. Disponível em <http://bvsms.saude.gov.br/bvs/trabalhador/pdf/texto_pavimentacao_ruas.pdf>. Acesso em 04 abril de 2017.
RABÊLO, A. N. Contribuição ao estudo da imprimação betuminosa das bases rodoviárias do estado do Ceará. Tese de Doutorado, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza - CE, 2006, p. 204.