Webinar do ETF destaca o valor do uso de diesel renovável, biodiesel e aditivos para descarbonizar

Um webinar recente do Engine Technology Forum (ETF) abordou várias inovações em motores de combustão interna (IC) com foco em tudo, desde fontes de combustível até eficiência e emissões.

“Hoje, o motor de combustão interna realmente impulsiona setores-chave da nossa economia global”, disse Allen Schaeffer, diretor executivo da ETF, “da agricultura às aplicações industriais, passando pelo transporte público, ferrovias e caminhões”.

Ele acrescentou que os motores de combustão interna são essenciais para a economia dos EUA, além de serem essenciais para o futuro energético do país. "E isso se deve a vários motivos que abordaremos hoje: a maior eficiência da tecnologia, sua capacidade de atingir emissões ainda menores e o papel que os combustíveis sustentáveis e renováveis desempenham nesse esforço futuro."

A primeira parte do webinar focou em combustíveis renováveis. Steve Howell, sócio-fundador da consultoria Marc-IV (M4) e presidente da força-tarefa de biodiesel da Sociedade Americana de Testes e Materiais (ASTM), deu início à conversa. Ele abordou a importância da redução de carbono a curto e longo prazo por meio do uso de combustíveis diesel à base de biomassa, ou seja, diesel renovável e biodiesel.

Energia Solar Líquida

Segundo Howell, a indústria do diesel de biomassa foi inicialmente impulsionada pela necessidade de aproveitar o excesso de óleo de soja. Em seguida, passou a focar na independência energética. Hoje, porém, a situação é diferente.

“A principal força motriz agora é o carbono”, disse Howell. Ele explicou que, no caso do diesel de biomassa, o cultivo de matérias-primas retira dióxido de carbono (CO2) do ar. A queima do combustível devolve o CO2 ao ar.

“Há uma redução líquida de carbono na atmosfera de cerca de 70% no ciclo de vida”, disse Howell. “Presumimos que toda a energia usada para cultivar e produzir o combustível venha de uma fonte fóssil. Portanto, à medida que descarbonizamos a energia, essa redução de CO2 no ciclo de vida se aproximará de zero.”

Ele acrescentou que a indústria tende a considerar o diesel de biomassa como “energia solar líquida” porque “a energia do sol faz o combustível crescer, e nós a armazenamos em um combustível em vez de uma bateria”.

Valor de tempo do CO2

Quando se trata de reduzir as emissões de CO2, Howell explicou que é o valor temporal do carbono que torna o esforço tão urgente.

“O carbono se acumula na atmosfera”, disse ele. “O carbono que liberamos hoje ainda estará lá no ano que vem. O carbono que liberamos dos dois anos anteriores ainda estará lá. Portanto, há uma natureza cumulativa do carbono na atmosfera. E para cada cinco anos de atraso, temos que reduzir 13 vezes mais as emissões de carbono para ter o mesmo impacto climático.”

Segundo Howell, reduzir as emissões de CO2 hoje trará um benefício maior do que esperar que tecnologias futuras se tornem disponíveis. É também a razão pela qual o uso de combustíveis diesel à base de biomassa cresceu tão drasticamente nos últimos anos.

“O consumo do setor aumentou significativamente, principalmente nos últimos 15 anos”, disse Howell, comentando o crescimento de todos os combustíveis à base de biomassa, incluindo combustível de aviação sustentável e óleo de aquecimento renovável. “Em 2010, produzíamos cerca de 200 milhões de galões de combustível. No ano passado, produzimos mais de 4,5 bilhões de galões de combustível, e vimos o diesel renovável começar a ganhar penetração no mercado. Hoje, estamos em torno de 50/50 entre diesel renovável e biodiesel na América do Norte.”

De acordo com Howell, a visão de longo prazo para a indústria é exceder 6 bilhões de galões de combustível de biomassa até 2030 e atingir 15 bilhões de galões até 2050.

“Temos capacidade adicional de matéria-prima suficiente para produzir cerca de mais 1,8 bilhão de galões agora”, disse ele. “Estamos buscando, no futuro, expandir a produtividade dos óleos vegetais, expandir o esmagamento doméstico [para processar sementes oleaginosas], expandir os óleos de cozinha usados e outros produtos que usamos — novas aplicações.”

Outros benefícios baseados na biomassa

Além da descarbonização, o biodiesel e o diesel renovável oferecem outros benefícios aos motores, incluindo a redução de material particulado (MP).

“A saída de escape é muito baixa, devido ao sistema de pós-tratamento”, disse Howell. “Mas, no motor, observamos reduções de partículas. O B20 mostra uma redução bastante significativa na saída de escape do motor. Isso pode, na verdade, reduzir a frequência de regeneração do DPF [filtro de partículas diesel], o que pode ter um impacto positivo a longo prazo nos sistemas futuros.”

Ele acrescentou que, como o diesel renovável é aproximadamente semelhante ao biodiesel B20, é provável que também produza essas reduções de partículas.

Outro benefício destacado por Howell foi em relação à lubricidade.

“Quando removemos o enxofre do óleo diesel, tanto o diesel renovável quanto os combustíveis convencionais de petróleo precisaram de algum tipo de aditivo de lubrificação”, disse Howell. “E o biodiesel pode ser esse aditivo de lubrificação. E mais lubrificação significaria menos desgaste nas peças do motor e nas bombas de combustível. Portanto, as combinações desses combustíveis estão realmente decolando e ganhando penetração no mercado.”

Mary Dery, diretora técnica de aditivos de desempenho da empresa química especializada Innospec, seguiu Howell na apresentação e repetiu esses benefícios adicionais.

“As propriedades de lubrificação mudaram”, disse ela. “As propriedades de oxidação também mudaram. E alguns benefícios incluem menos incrustação no injetor e menos emissões de partículas em geral.”

Assistência Aditiva

Na experiência de Dery, os motores a diesel existentes que funcionam com combustível diesel tradicional com ultrabaixo teor de enxofre (ULSD) podem descarbonizar por meio do uso de aditivos de combustível apropriados.

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Por exemplo, Dery disse que, no campo, o ULSD não tratado pode resultar em sujeira no injetor, o que leva à baixa eficiência de combustível e à necessidade de regenerar o DPF com mais frequência, às vezes em estado ocioso.

“No final das contas, você vai usar mais combustível, o que significa que vai criar mais dióxido de carbono”, disse ela. “Você vai obter muito mais hidrocarbonetos e material particulado.”

Uma solução para esse problema é usar combustível tratado, que contém uma variedade de aditivos:

• Melhoradores de lubricidade
• Melhoradores de fluxo frio (CFI)
• Inibidores de corrosão (CI)
• Detergentes, também chamados de aditivos de controle de depósitos (DCA)

Esses aditivos podem limpar os injetores de combustível — e mantê-los limpos.

“Isso significa que esses buracos permanecem abertos — completamente abertos”, disse Dery, acrescentando: “Você obtém melhor combustão, melhor economia de combustível. Você verá menos depósitos no DPF. Um DPF será mais limpo por mais tempo. Você usará menos combustível e, consequentemente, terá menos emissões em geral.”

Como exemplo, Dery discutiu um teste realizado em um trator agrícola com mais de 1.800 horas de uso e graves depósitos no injetor devido ao uso de óleo diesel não tratado.

“Após apenas 100 horas de operação com um aditivo detergente no combustível, os depósitos ao redor dos furos foram erodidos”, disse ela. “E com isso, reduzimos as emissões de NOx em 30%.” Dery acrescentou que as emissões de PM2,5 também caíram 34%.

Outro teste envolveu um veículo rodoviário — uma Mercedes Sprinter 2019 — no qual a Innospec fez um estudo de carga do DPF.

“Pegamos combustível não tratado, usamos uma van Sprinter e medimos quanto tempo leva para saturar o DPF, exigindo que ele tenha uma regeneração estacionada”, disse Dery. O resultado foi cerca de três horas antes da regeneração.

"Ao adicionar combustível tratado com aditivos de controle de detergentes, no primeiro tratamento, aumentamos o tempo para quase meia hora", disse ela. Após três tratamentos subsequentes, o intervalo de regeneração do DPF aumentou para mais de cinco horas — um aumento de 77%.

Na mineração subterrânea, Dery relatou um teste com 24 veículos que operaram por quatro meses com ULSD não tratado. Posteriormente, eles usaram ULSD tratado por quatro meses, o que resultou em uma melhoria de 4,6% no consumo de combustível e uma redução de 14% nas emissões de monóxido de carbono (CO).

Aditivos + Diesel à base de biomassa

Dery resumiu esses desenvolvimentos dizendo que os proprietários de frotas e proprietários de equipamentos/veículos podem reduzir as emissões em seus veículos movidos a ULSD usando aditivos para diesel.

“Não é necessária nenhuma tecnologia sofisticada”, disse ela. “Eles podem usar biodiesel em combinação com um detergente para diesel para obter uma redução significativa de CO2 e material particulado.”

Ela acrescentou que a combinação de aditivos com a mudança para diesel baseado em biomassa pode ter um impacto ainda mais drástico.

“Se você combinar o biodiesel ou o diesel renovável com o detergente para diesel, terá uma redução de 50% a 70% nas emissões de CO2 com o biodiesel e outra economia de 3% a 6% com o detergente para diesel”, disse Dery. “E agora estamos falando de uma redução de 80% nas emissões de CO2.”