Caracterização de propriedades de excesso em blendas binárias e ternárias de misturas combustíveis, no sistema: diesel/etanol anidro/óleo de palma

Abstract

Nesse trabalho foram avaliadas as possibilidades de substituição do diesel fóssil por óleo de palma e por blendas binárias e ternárias formadas por diesel, óleo de palma e etanol. Propriedades de excesso desses sistemas foram estudadas com técnicas de espectroscopia no infravermelho, análises térmicas e reológicas, identificando alterações nas interações intermoleculares entre os compostos. A espectroscopia no infravermelho foi efetuada pelo método de reflectância total atenuada. Os espectros obtidos foram analisados em relação ao deslocamento da banda atribuída ao grupo carbonila e à evolução da área da mesma banda em relação à composição das blendas. A condutividade térmica foi medida entre 303,15 K e 318 K usando-se um analisador térmico com sensor de agulha única, que tem seu funcionamento baseado no método do fio quente. Usando-se um viscosímetro programável, foi medida a viscosidade de cada amostra, de 303,15 K até 318,15 K, e seus respectivos comportamentos reológicos foram determinados. A viscosidade, a condutividade térmica e a absorção no infravermelho foram estudadas em termos de valores absolutos e valores de excesso. Além disso, a miscibilidade e a temperatura de gelificação das bandas foram analisadas de 288,15 K até 328,15 K. Nessas mesmas temperaturas, alguns aditivos foram testados com o óleo de palma, visando diminuir a temperatura que o mesmo começa gelificar. Os resultados das técnicas de infravermelho e de reometria evidenciaram a diferença nas interações intermoleculares entre os compostos puros e as blendas. Por fim, cinco blendas apresentaram valores adequados de viscosidade para serem usadas em motores de compressão por ignição sem mudanças no mesmo. Dessas cinco, três foram verificadas como totalmente líquidas e sem separação de fases à temperatura mínima analisada de 288,15 K, sendo opções viáveis para diminuir o consumo de diesel fósseis em motores em até 30%.

In this work, the possibilities of replacing fossil diesel with palm oil and the binary and ternary blends composed by diesel, palm oil and ethanol were evaluated. Excess properties of these systems were studied using infrared spectroscopy, thermal and rheological analyzes, identifying changes in intermolecular interactions between the compounds. Infrared spectroscopy was performed by the attenuated total reflectance method. The resulting spectra were analyzed in relation to the band shift of the carbonyl group’s band and the evolution of the area of the same band in relation to the composition of the blends. Thermal conductivity was measured between 303,15 K and 318,15 K using a thermal analyzer with a single-needle sensor, which works based on the hot wire method. Using a programmable viscometer, the viscosity of each sample was measured from 303.15 K to 318.15 K and its rheological behavior were determined. Viscosity, thermal conductivity and infrared absorption were studied in terms of absolute values and excess values. In addition, the miscibility and the gelification temperature of the bands were analyzed from 288,15 K to 328,15 K. At these same temperatures, some additives were tested with palm oil, aiming to decrease the temperature it begins to gel. The results of infrared and rheometry techniques showed the difference in intermolecular interactions between pure compounds and the blends. Finally, five blends exhibited suitable viscosity values for use in ignition compression engines without changes to it. From this five blends, three were found to be fully liquid and without phase separation up to the minimum analyzed temperature of 288,15 K, being viable options to reduce fossil diesel consumption up to 30%.