Equipamento necessário para desenvolvimento do Laboratório de Materiais Funcionais (LAMAF)
Pesquisa aplicada desenvolvida na Universidade Federal do Piauí (UFPI) investiga tecnologias para a produção e a avaliação de combustíveis sustentáveis de aviação (SAF, na sigla em inglês para Sustainable Aviation Fuels) a partir de óleos de diferentes fontes, incluindo resíduos e rejeitos. A iniciativa integra conhecimentos das áreas de engenharia de processos, ciência e engenharia de materiais e energia e busca contribuir para o desenvolvimento de alternativas de baixa intensidade de carbono para o setor da aviação.
O trabalho está vinculado ao projeto “Combustíveis sustentáveis de aviação a partir de rejeitos de pescados: nacionalização de tecnologias produtivas e avaliação energética”, submetido à Chamada CNPq/MCTI/FNDCT nº 18/2022 – Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação em Apoio ao Programa Combustível do Futuro e à Iniciativa Brasileira do Hidrogênio (IBH2-MCTI). A proposta recebeu mais de R$ 1 milhão em recursos aprovados.
A chamada tem como objetivo superar gargalos tecnológicos e consolidar cadeias de valor relacionadas à produção de combustíveis sustentáveis de baixa intensidade de carbono, utilizando matérias-primas renováveis, resíduos e rejeitos. Na UFPI, a pesquisa envolve o beneficiamento de óleos, a avaliação energética dos processos e a análise da compatibilidade entre os combustíveis e os materiais empregados na infraestrutura experimental.
Estrutura experimental integra diferentes áreas da UFPI
A infraestrutura reúne unidades-piloto com níveis de maturidade tecnológica (TRL – Technology Readiness Level) 5 e 6, destinadas ao tratamento e ao beneficiamento de óleos. O conjunto conta com equipamentos como sistema de destilação molecular, reatores de alta pressão, bombas de vácuo e sistemas auxiliares de controle.
Na foto, a professora Rafaela Luiz Pereira Santos
A atuação integrada da UFPI, por meio do Centro de Tecnologia (CT) e do Laboratório de Materiais Funcionais (LAMAF), coordenado pela professora Rafaela Luiz Pereira Santos, do Departamento de Engenharia de Materiais, permitirá caracterizar matérias-primas e produtos, avaliar o consumo energético, testar materiais e investigar sua compatibilidade e resistência à corrosão.
Segundo a professora Rafaela, a pesquisa tem como um de seus diferenciais a integração entre diferentes áreas do conhecimento.
“O projeto reúne diferentes áreas da engenharia para avaliar não apenas a produção do combustível, mas todo o conjunto de fatores envolvidos no processo. A caracterização dos materiais, a avaliação energética e os estudos de corrosão são fundamentais para compreender a viabilidade e a segurança das tecnologias que estão sendo desenvolvidas”, explica.
A pesquisadora destaca ainda que a infraestrutura permitirá ampliar a capacidade da UFPI para desenvolver estudos experimentais relacionados à transição energética.
“Estamos estruturando uma infraestrutura que poderá atender a diferentes pesquisas e rotas tecnológicas. A ideia é gerar conhecimento, formar pessoas e produzir dados que possam contribuir para o desenvolvimento e o futuro escalonamento dessas tecnologias”, afirma.
Processamento de óleos provenientes de rejeitos de pescados
A rota experimental começa com o preparo dos rejeitos de pescados e a extração dos óleos, que serão submetidos a etapas de purificação, fracionamento e beneficiamento. As frações obtidas serão caracterizadas quanto à composição, estabilidade, propriedades físico-químicas e potencial de aplicação na produção de combustíveis sustentáveis.
Na etapa de reação, o óleo extraído das vísceras dos pescados será submetido a processos de HDO (Hydrodeoxygenation), relacionados à remoção de oxigênio dos compostos, e à rota de HVO (Hydrotreated Vegetable Oil), associada à produção de combustíveis renováveis a partir de óleos e gorduras tratados com hidrogênio.
Na sequência, será realizada a destilação molecular, operada sob alto vácuo. O processo permite separar compostos termossensíveis em temperaturas mais baixas, reduzindo sua degradação. O controle de parâmetros como pressão, temperatura, vazão e tempo de residência permitirá avaliar a influência dessas condições sobre o processo.
Inicialmente, os ensaios serão realizados em unidades de bancada, com o objetivo de otimizar as condições operacionais. Posteriormente, os testes avançarão para equipamentos de escala pré-industrial, possibilitando a análise de aspectos como rendimento, estabilidade, consumo energético e potencial de escalonamento.
A pesquisa encontra-se em etapa experimental e não envolve, neste momento, produção comercial nem certificação aeronáutica do combustível.
A unidade também contará com sistema destinado ao controle do hidrogênio e à compressão dos gases produzidos durante as reações, ampliando a segurança e o controle das operações experimentais.
Na foto, a diretora do CT/UFPI, Nícia Formiga, ao lado dos professores Nayara Cardoso de Medeiros e Francisco de Assis da Silva Mota
A operação das unidades será conduzida pelo engenheiro químico professor Flávio Albuquerque, do Departamento de Energias Renováveis do Centro de Educação Aberta e a Distância (CEAD) da UFPI, com apoio técnico da professora Nayara Cardoso de Medeiros, docente do Departamento de Engenharia de Produção. Ela atuará no acompanhamento das operações, na organização dos procedimentos e na integração das etapas de processamento e controle.
Na foto, os professores Francisco de Assis da Silva Mota e Flávio Albuquerque
Pesquisa avalia materiais e processos de corrosão
Outro eixo da pesquisa é a avaliação da compatibilidade entre os combustíveis e os materiais utilizados na infraestrutura de processamento. Serão realizados ensaios com ligas metálicas, polímeros, elastômeros e revestimentos empregados em tanques, tubulações, bombas, válvulas, conexões e sistemas de vedação.
Com o suporte do LAMAF, serão analisadas possíveis alterações superficiais, perda de massa, variações nas propriedades dos materiais e sinais de corrosão ou degradação.
Os resultados poderão contribuir para a seleção dos componentes mais adequados, a definição das condições operacionais e a prevenção de falhas, vazamentos e contaminações, além de contribuir para a avaliação da vida útil dos equipamentos.
Para Rafaela, compreender a interação entre os combustíveis e os materiais é uma etapa indispensável para o desenvolvimento seguro das tecnologias.
“Não basta desenvolver uma rota para obtenção do combustível. É preciso entender como esse produto interage com os materiais utilizados nos equipamentos e na infraestrutura. Os estudos de corrosão e compatibilidade nos permitem identificar possíveis problemas e contribuir para que as futuras tecnologias sejam mais seguras e eficientes”, ressalta.
Projeto fortalece formação e consolida núcleo de pesquisa
O projeto é coordenado pelos professores Francisco de Assis da Silva Mota, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), e Rafaela Luiz Pereira Santos, coordenadora do LAMAF, em articulação com o Centro de Tecnologia e diferentes áreas da UFPI.
A iniciativa reúne conhecimentos de engenharia química, engenharia de produção, ciência e engenharia de materiais, favorecendo a formação de estudantes, a criação de protocolos experimentais e o desenvolvimento de metodologias e tecnologias aplicadas.
A expectativa é consolidar um núcleo de pesquisa voltado à inovação em combustíveis sustentáveis para a aviação, com potencial para gerar novos projetos, serviços tecnológicos, equipamentos, processos, softwares e ações de transferência de tecnologia.
“A formação de recursos humanos é uma parte muito importante desse projeto. Temos a oportunidade de envolver estudantes em diferentes etapas da pesquisa, desde a preparação e caracterização das matérias-primas até os estudos de materiais, processos e avaliação energética”, destaca Rafaela.
Infraestrutura poderá apoiar pesquisas com hidrogênio
Embora a etapa inicial da pesquisa utilize óleos provenientes de rejeitos de pescados, a infraestrutura também poderá apoiar estudos relacionados a outras rotas de combustíveis de baixa intensidade de carbono, incluindo aquelas baseadas em hidrogênio.
Combinado a fontes renováveis de carbono e energia, o hidrogênio pode viabilizar a produção de combustíveis sintéticos, especialmente relevantes para a aviação, setor em que a substituição integral dos combustíveis líquidos por baterias ainda enfrenta limitações técnicas.
A experiência acumulada em processos de separação, processamento, avaliação energética e compatibilidade de materiais poderá servir de base para estudos futuros. Em cada rota tecnológica, deverão ser considerados aspectos como matéria-prima, balanço energético, emissões, segurança industrial, desempenho e requisitos de certificação.
“Estamos pensando nessa infraestrutura também como uma plataforma para pesquisas futuras. O estudo com os rejeitos de pescados é uma primeira rota, mas os conhecimentos e equipamentos poderão ser aplicados a outras matérias-primas e processos relacionados aos combustíveis de baixa intensidade de carbono”, explica a professora.
UFPI contribui para a transição energética no Nordeste
Os combustíveis sustentáveis de aviação precisam atender a requisitos técnicos e ambientais, considerando as emissões ao longo de todo o ciclo de vida, desde a obtenção da matéria-prima até o uso final.
Ao investigar óleos provenientes de rejeitos e desenvolver tecnologias nacionais de processamento, a UFPI fortalece sua atuação em pesquisa aplicada na área de energia. Os ensaios de materiais e corrosão contribuirão para os estudos de segurança operacional, enquanto a avaliação energética permitirá analisar a eficiência dos processos.
A infraestrutura poderá ainda estimular novas parcerias, projetos e empreendimentos tecnológicos voltados ao aproveitamento de resíduos e à transição para uma economia de baixo carbono.
Para Rafaela, o projeto representa uma oportunidade de aproximar a pesquisa acadêmica de desafios estratégicos relacionados ao futuro energético.
“A pesquisa tem uma perspectiva muito importante para a UFPI e para o Nordeste, porque estamos trabalhando com resíduos e rejeitos que podem ser transformados em matéria-prima para uma cadeia tecnológica de maior valor agregado. Ao mesmo tempo, estamos formando pesquisadores e desenvolvendo conhecimento nacional em uma área estratégica para a transição energética”, conclui.
