Leitos recheados de hidrogéis sintéticos enxertados em materiais de celulose para remoção de água do biodiesel e sua mistura com diesel

Autor(es)

Letícia Arthus

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Química
• Data de defesa: 2025-03-18

Membros da banca

Leonardo Vasconcelos Fregolente; Ana Rita Morales; Sonia Maria Alves Bueno; João Batista de Paiva Soares; Fauze Ahmad Aouada

• Orientador: Maria Regina Wolf Maciel; Leonardo Vasconcelos Fregolente

Resumo

O teor de água é um dos principais parâmetros de qualidade nas especificações do biodiesel e do diesel. Atualmente, no Brasil, o limite máximo de água é de 250 ppm para o diesel e 350 ppm para o biodiesel, enquanto a União Europeia estabelece 200 ppm e 500 ppm, respectivamente. Teores de água superiores a 800 ppm são observados em tanques de transporte de biodiesel no Brasil, elevando a preocupação com a qualidade do combustível, especialmente com a crescente adição de biodiesel ao diesel. Níveis elevados de água em combustíveis podem causar falhas mecânicas e comprometer o funcionamento dos veículos. Diante da necessidade de uma tecnologia eficiente para remoção tanto de água livre como dissolvida, com aplicação versátil, hidrogéis poliméricos têm sido estudados. Esta tese propõe o desenvolvimento de leitos recheados com hidrogéis sintéticos enxertados em materiais de celulose para a remoção de água do biodiesel e sua mistura com diesel. O estudo avalia a influência da presença de celulose, da hidrólise alcalina e do método de secagem no desempenho dos hidrogéis, que devem combinar robustez mecânica, alta hidrofilicidade, rápida cinética de remoção e geometria adequada para processo contínuo. Em batelada, a incorporação de microfibrilas de celulose (MFC) manteve a eficiência do hidrogel, removendo 49% de água do biodiesel inicialmente saturado, com desempenho semelhante ao leito de sais e aquecimento, além de aumentar a resistência mecânica à compressão em 5 vezes. Ainda, o tratamento de hidrólise e secagem por liofilização aumentaram em 165% a capacidade de remoção de água do biodiesel com 30 min de contato. Em leito fixo, os hidrogéis compósitos hidrolisados (PAM/MFC-Hd), conformados em anéis de Raschig, reduziram o teor de água de 952,8 para 463,6 ppm (51% de remoção) após 2,3 h de contato, atendendo a especificação EN 14214. Esses hidrogéis mantiveram seu desempenho por 7 ciclos consecutivos de operação, incluindo 4 ciclos com o material regenerado. Em série com uma coluna de hidrogéis hidrolisados e liofilizados, o teor final de água foi reduzido para cerca de 350 ppm. Por sua vez, o hidrogel compósito não hidrolisado removeu 40% de água do biodiesel com 2,3 h. Para o diesel B15 (15% v/v de biodiesel), o mesmo material reduziu 36% da água em 17 min, atingindo teores abaixo de 200 ppm. Além disso, os combustíveis tratados mantiveram a qualidade nos parâmetros analisados. Em comparação com outros hidrogéis aniônicos com desempenhos semelhantes, o hidrogel PAM/MFC-Hd apresentou um custo 17% e 50% menor que o copolímero de acrilamida-acrilato de sódio e o hidrogel de poliacrilato de sódio, respectivamente. Esta pesquisa busca transpor os desafios do uso de hidrogéis em aplicações industriais, apresentando benefícios econômicos, de resistência, reusabilidade e atendimento às especificações de qualidade dos combustíveis (AU)

• Processo FAPESP: 21/08438-1 - Desenvolvimento de leitos de hidrogel enxertado com nanomateriais de celulose obtido por manufatura aditiva para separação de água em biodiesel e diesel
• Beneficiário: Letícia Arthus
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto