Éter dimetílico como substituto do combustível diesel

Entre os diversos combustíveis e fontes de energia alternativos disponíveis no mercado de equipamentos atualmente, ainda existe uma categoria conhecida como “combustíveis emergentes”. O Escritório de Eficiência Energética e Energia Renovável (EERE) do Departamento de Energia dos EUA afirma em seu site que esses combustíveis “podem aumentar a segurança energética, reduzir as emissões, melhorar o desempenho dos veículos e estimular a economia dos EUA”.

Um desses combustíveis emergentes é o éter dimetílico (DME), que, embora quimicamente semelhante ao gás liquefeito de petróleo (GLP ou propano), é promissor como substituto do óleo diesel. O DME não é tóxico e possui um histórico de uso seguro em produtos de consumo como propelente de aerossol.

A Oberon Fuels, com sede na Califórnia, começou a produzir combustível DME renovável em maio de 2021 em sua planta de Maverick, localizada no Vale Imperial, no sul da Califórnia. O cofundador e diretor de tecnologia Elliot Anise-Hicks afirmou que o DME possui uma série de qualidades que o tornam um excelente substituto para o óleo diesel.

Vantagens sobre o Diesel

“Ele tem um índice de cetano alto, então você obtém um desempenho muito bom — e não gera nenhuma matéria específica”, disse ele. “Devido à estrutura da própria molécula — ela tem um oxigênio no meio de dois grupos carbono/hidrogênio nas laterais —, quando entra em combustão, não gera material particulado. Isso permite que os fabricantes de motores reduzam significativamente a emissão de NOx, e você consegue remover o coletor de partículas de diesel que normalmente se encontra no motor, porque você simplesmente não gera esse material particulado.”

A Oberon Fuels pode utilizar diversos tipos de resíduos orgânicos renováveis, incluindo resíduos de biomassa, agricultura, fontes municipais e celulósicas, para produzir DME. (Imagem: Oberon Fuels)

Um benefício adicional vem das características de manuseio do DME, que Anise-Hicks disse ser "quase idêntico" ao GLP.

“A principal diferença entre DME e propano é que o DME é um excelente solvente”, disse ele. “Portanto, quando analisamos o armazenamento e o transporte de DME, podemos usar todos os mesmos equipamentos que usamos com propano, exceto que precisamos trocar as vedações das válvulas para garantir a compatibilidade. Esse foi um dos motivos pelos quais dedicamos muito tempo ao DME para aplicações a diesel. A facilidade de manuseio certamente permite que ele seja distribuído pela infraestrutura existente de GLP, o que o torna barato e seguro.”

Modificações no sistema de abastecimento

Ao conhecer um motor a diesel, Anise-Hicks afirmou que o DME queima muito bem, resultando no mesmo desempenho do motor como se estivesse funcionando a diesel. No entanto, é necessário fazer modificações no sistema de abastecimento do motor para lidar com o DME.

“Seu tanque é um tanque de baixa pressão — você armazena [DME] a aproximadamente 100 psi, muito parecido com o propano”, disse ele. “Não é um tanque de alta pressão como um tanque de GNC, mas está sob pressão moderada. Então, volumetricamente, o DME representa cerca de metade do conteúdo energético do diesel — um pouco mais da metade. Portanto, em termos de volume, você precisa ter um tanque um pouco maior. Mais importante ainda, nos injetores, você precisa ter uma porta maior para receber a mesma quantidade de combustível.”

Anise-Hicks afirmou que, mesmo com as modificações no sistema de abastecimento de combustível, mais de 90% do motor permanece o mesmo em comparação com um motor a diesel tradicional. Ele acrescentou que, embora os motores a diesel possam ser tecnicamente adaptados com novos sistemas de abastecimento de combustível, há problemas com essa abordagem.

“O desafio com os kits de retrofit é que há todo um processo de certificação que acompanha o desenvolvimento do kit e sua comercialização”, disse ele. “É possível? Com certeza. Existe demanda de mercado suficiente para justificar os custos iniciais de testes e certificação com o CARB para cada família de motores? Ainda não.” Anise-Hicks acrescentou que isso pode mudar com a expansão da produção de combustível DME e com a maior aceitação do DME como combustível substituto do diesel.

Promovendo a adoção do DME

No curto prazo, levar motores diesel prontos para DME ao mercado será realmente responsabilidade dos fabricantes de motores, e Anise-Hicks disse que muitos fabricantes de motores estão considerando o DME ou estão desenvolvendo ativamente projetos de DME.

“Na verdade, isso não está tão longe, porque, entre outras coisas, a Fiat Powertrain [FPT Industrial] vem desenvolvendo um motor DME — uma versão de seus motores Cursor 11 e 13.” O Power Progress relatou em 2021 que a FPT Industrial estava testando DME como uma fonte alternativa de combustível em seus motores.

Enquanto isso, a Oberon Fuels está se concentrando na expansão da produção de DME. "À medida que aumentarmos a produção de DME, esperamos poder incentivar outros segmentos do mercado a aderir e oferecer essa solução", disse Anise-Hicks. "Porque acreditamos, com base em nossa experiência e em análises, especialmente quando se considera áreas como agricultura, mineração e construção pesada — áreas muito difíceis de eletrificar — que o DME é um combustível realmente fantástico, em parte devido à ausência de material particulado. Quando se analisa as operações de mineração, não se pode ter emissões pesadas em uma mina, pois há controles de qualidade do ar muito rigorosos."

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