Avaliação experimental do desempenho do biodiesel de óleo de semente de sabão em motor diesel CRDI

Jun 15, 2023

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 5699 (2023) Citar este artigo

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Devido à procura contínua de combustíveis alternativos para motores de combustão interna, a investigação baseada no biodiesel tem recebido apoio a nível mundial. Neste estudo, o óleo de semente de saboneteira produzido pelo processo de transesterificação dá origem ao biodiesel. É conhecido como BDSS (Biodiesel de Semente de Soapberry). De acordo com os critérios, as qualidades do óleo são reconhecidas, por isso foram testadas três misturas diferentes e diesel puro em motores CRDI (Common Rail Direct Injection). As descrições das misturas são: 10BDSS (10% BDSS + 90% diesel), 20BDSS (20% BDSS + 80% diesel) e 30BDSS (30% BDSS + 70% diesel). Os resultados dos testes relacionados de combustão, desempenho e poluição foram contrastados com aqueles alcançados utilizando 100% de combustível diesel. Neste caso, a mistura resultou numa pior eficiência térmica de travagem do que o diesel e em emissões residuais mais baixas com maiores emissões de NOx. Os resultados superiores foram obtidos pelo 30BDSS, que teve BTE de 27,82%, emissões de NOx de 1348 ppm, pressão de pico de 78,93 bar, taxa de liberação de calor (HRR) de 61,15 J/deg, emissões de CO (0,81%), HC (11 ppm) e opacidade da fumaça de 15,38%.

A investigação baseada em combustíveis alternativos provenientes de fontes naturais é a área mais concentrada dos actuais critérios de procura de combustíveis fósseis. Os recursos combustíveis tradicionais diminuem e produzem mais emissões para o meio ambiente, o que leva a efeitos nocivos aos organismos vivos e afeta a viabilidade ambiental1. Existem tantos biodiesel que podem ser produzidos a partir de diferentes tipos de sementes de óleos vegetais comestíveis e não comestíveis. Também muitos biodiesel também são produzidos com resíduos in natura e artificiais.

Venkatesan et al.2 mencionaram que a produção de partículas e emissões de NOx pelo motor CI de carga pesada (construção, carregamento, máquinas agrícolas) aumentará em 2035, já que NOx e PM terão aumento de 70% e 85%. A inalação excessiva de PM causa a morte de seres vivos prematuros3. Jayabal et al.4 mencionaram que a opacidade da fumaça produzida pelo motor CI é prejudicial aos seres vivos, causando doenças cardíacas, problemas respiratórios.

O biodiesel é um dos combustíveis utilizados no motor CI. São tantos os estudos realizados por diferentes pesquisas nas verdades dos biomateriais com e sem diesel. Existem diferentes métodos disponíveis para a preparação do biodiesel5. Dentre esses, a transesterificação é um dos métodos mais fáceis e melhores para extrair o biodiesel6.

Zimmerman et al.7 explicaram claramente sobre os desafios e métodos baseados no processo de esterificação para superar esses problemas. Muthukumaran et al.8 trata da produção de biodiesel a partir do óleo de Madhuca Indica pelo processo de transesterificação. Mencionaram que a hidrazida de potássio tem maior influência no processo de produção de biodiesel. Óleo a 60 °C por uma hora e meia de tratamento com metanol (0,32%) com catalisador (1,5%) produz 51% de rendimento de biodiesel.

Moradi et al.9 trata dos fatores que influenciam a produção de biodiesel a partir da mamona. Eles praticam no extrator Soxhlet. Os solventes utilizados para a extração do óleo são acetona e metanol. A manutenção da temperatura de 75 °C por seis horas produziu melhores resultados no rendimento. Kamil et al.10 trata das misturas de biodiesel de banha de peru e banha de porco em motor CRDI. A mistura de diesel com éster metílico produziu menor emissão de monóxido de carbono (20%), dióxido de carbono (6%) e hidrocarbonetos (9%).

Alptekin et al.11 trata de ésteres metílicos e etílicos de óleo vegetal abastecidos em motores CRDI com cargas diversas. A partir dos resultados experimentais, é claramente mencionado que os combustíveis considerados têm menor pressão de pico, maior taxa de libertação de calor e maior consumo de combustível do que o gasóleo. Os tempos de injeção piloto e principal foram superiores aos tempos de injeção do diesel. Yingqun et al.12 trata do biodiesel de óleo de palma em motor CRDI com diferentes pressões de injeção. O aumento da pressão de injeção de combustível aumenta a emissão de NOx e reduz a emissão de PM, CO e HC em cargas mais elevadas.