Novidades da engenharia mecânica

Com uma tecnologia que não pára de avançar, uma nova geração de motores passará a ser movida a diesel e álcool. Outro avanço é o diesel da cana, mais um combustível da próxima geração
Diesel e o álcool não se misturam. Isso é um fato. Mas, se depender de cientistas, pesquisadores e engenheiros, até esse “pequeno” problema de química tem uma solução. Primeiro foi o biodiesel, produzido a partir da mistura de um óleo e um álcool. Agora, falar em motores a diesel movidos também a álcool ou mesmo apostar no uso de cana-de-açúcar para produzir diesel está se tornando tão natural como afirmar que a água e o óleo não se misturam. A principal diferença entre os motores a diesel e os a gasolina ou álcool, está na forma como ocorre a combustão necessária para o movimento do veículo. No motor a diesel, a combustão é feita pelo combustível e pelo ar comprimido. O calor desse ar responde pelo início da queima do diesel. Já nos motores a gasolina, a álcool ou flex fuel, o ar mistura-se aos combustíveis na câmara de combustão e a queima, é estimulada por uma fagulha (centelha) gerada pelas velas de ignição. Na prática, a combustão move os pistões mecânicos que, depois, farão os veículos se movimentarem.

As mesmas questões econômicas que paralisaram as pesquisas de motores a diesel movidos a álcool no Brasil, já que o combustível de petróleo era bem mais barato, fizeram com que os estudos fossem retomados agora, com a explosão dos preços do óleo e o boom do etanol. Na Suécia, onde a preocupação ambiental levou vantagem sobre a econômica, a gigante Scania produz há tempos motores a diesel adaptados para o uso com álcool. No Brasil, grandes usinas sucroalcooleiras já usam, sem problemas, o álcool misturado em até 10% no diesel em suas frotas de tratores, colheitadeiras e caminhões. Nessas unidades sucroalcooleiras a vantagem é absurda, já que elas pagam o preço de consumidor para o diesel e de produtor para o álcool, uma diferença de três vezes entre o combustível de petróleo e o derivado da cana-de-açúcar.
Com o foco nesse mercado devem surgir, até 2010, os primeiros motores “flex”, movidos a diesel, álcool ou mesmo a partir da mistura de ambos. A novidade em engenharia mecânica foi anunciada recentemente pela FPT Power Train Tecnologies, companhia do Grupo Fiat que investe 10 milhões de Euros no projeto de pesquisa para a produção, no Brasil. Diante dos desafios de misturas de álcool e diesel em proporções acima de 10% para o álcool e do alto custo do uso de aditivos químicos nesse processo, a FPT simplesmente pensou na adaptação de um motor a diesel no novo projeto. João Irineu Medeiros, engenheiro de produtos para o Mercosul da FPT, explica que a mistura do álcool com o diesel não será no tanque e sim direto na câmara de combustão. Haverá assim um tanque para o álcool e outro menor para o diesel, bem como dois sistemas distintos de injeção dos combustíveis.

Os veículos com o futuro motor poderão funcionar só com diesel ou só com álcool misturado a uma pequena quantidade do combustível derivado de petróleo. Mas, Medeiros aposta que como a meta é priorizar o uso dos motores em máquinas agrícolas, ou seja, em regiões onde o álcool é produzido, a intenção é fazer com que o uso de álcool seja prioridade e o diesel destinado para a partida e no auxílio à combustão.

Diesel de cana

O diesel é um dos combustíveis veiculares mais utilizados no planeta, com um mercado global capaz de atingir dois trilhões de litros até 2020. Já no Brasil, projeta-se um crescimento de 45 bilhões de litros em 2007 para mais de 80 bilhões de litros ao final da próxima década. Mas é também um dos combustíveis mais poluentes. De olho nessa equação mercado-meio ambiente, a Amyris, companhia californiana que produz desde medicamentos contra a malária a combustíveis renováveis de próxima geração, e a Crystalsev, uma das maiores tradings e comercializadoras de etanol do Brasil, criaram uma joint-venture para produzir e comercializar o diesel produzido a partir da cana-de-açúcar.
O primeiro produto que será um diesel renovável e funcionará nos motores atualmente em uso, está previsto para ser vendido já em 2010, mas as empresas esperam gerar, ainda, gasolina e combustível de aviação. Segundo as companhias, pesquisas e testes indicam que esse diesel de cana alcançará escala comercial de forma mais rápida e econômica que os biocombustíveis já disponíveis no mercado, além de reduzir em 80% as emissões em relação ao diesel convencional de petróleo.

No processo de produção, a Santelisa Vale, segunda maior produtora de etanol e açúcar do Brasil e acionista majoritária da Crystalsev, disponibilizará dois milhões de toneladas de cana-de-açúcar para o projeto e adotará a nova tecnologia na sua principal planta: a Santa Elisa, em Sertãozinho (SP).

“Essa é uma parceria histórica para a indústria mundial de combustíveis. Ao garantir um fornecimento significativo de matéria-prima e colaborar com nossos renomados parceiros mundiais, Crystalsev e Santelisa Vale, podemos agora levar a nossa tecnologia, que é pioneira, do laboratório para produção em larga escala, abastecendo as necessidades do emergente mercado mundial de combustíveis renováveis”, diz o CEO da Amyris, John Melo.

No processo de produção, por meio da fermentação da cana-de-açúcar são criados hidrocarbonetos, a mesma estrutura molecular encontrada em combustíveis tradicionais e de petróleo. “Com o acesso a essa tecnologia, os produtores de etanol terão uma oportunidade única para expandir seus portfólios de negócios e criar novas frentes de crescimento, com um produto capaz de oferecer importantes benefícios ambientais”, afirma o CEO da Crystalsev, Rui Lacerda Ferraz.
Rui Ferraz
Como parte do processo de produção em escala, a joint-venture abrirá um centro de pesquisa e desenvolvimento, em junho, no Technopark, em Campinas (SP). O mesmo local hospedará uma instalação piloto que deve começar a funcionar no início de 2009.		  
 
 
 
 
 
 
R & D

News from the Mechanical Engineering
With a non-stop technology, a new generation of engines will be fueled with ethanol and diesel. Another advance is the sugarcane diesel, another next-generation fuel

Diesel and ethanol cannot be blended. This is a fact. But, if it’s up to scientists, researchers and engineers, even this “small” chemical problem has a solution. First, it was biodiesel, produced from a blend of an oil and an alcohol. Now, talking about diesel-engines to be also fueled with ethanol or even bet in the sugarcane to produce diesel is becoming more natural than stating the water and oil cannot blend. The main difference between diesel-engines and gas/ethanol engines is in the combustion needed to move the vehicle.

In the diesel-engine, combustion is made by the fuel and by compressed air. The heat is responsible for starting the diesel burning. In the gasoline and/or ethanol engines, the air mixes with the fuel in the combustion chamber and the burning is stimulated by a flash generated by the ignition.

Therefore, the combustion moves the pistons which will later, move the vehicle.

The same economical issues which once stalled the diesel-engine fueled by ethanol researches in Brazil, were the reason they were restarted, with the ethanol boom and the oil high prices. In Sweden, where the environmental concern is more important than the economic concern, long time ago the giant Scania started producing diesel-engines which were adapted to be fueled by ethanol. In Brazil, the largest Mills already use a 10% blend in the diesel for the tractors, harvesters and trucks, with no problem.

In those units, the advantage is huge, once they pay consumer price for the diesel and producer price for the ethanol, a difference of up to three times between the fossil product and the sugarcane product.

With a focus in that market, the first “flex” engines, fueled by diesel, ethanol or any blend between both, will be launched in the market until 2010. A piece of good news was recently announced by FPT Power Train Technologies, a Fiat Group company which invests €10 million in a research project in Brazil.

In order to face the challenge of blending diesel and ethanol in more than 10% proportion and the high cost for the chemical additives in the process, FPT simply thought about adapting the engine in this new project. João Irineu Medeiros, FPT’s Product Engineer for Mercosul, explains that the ethanol-diesel blend won’t happen in the tank but in the combustion chamber directly. Therefore, there will be a tank for the ethanol and a small one for the diesel, as well as two distinctive fuel injection systems.

The vehicles with this future engine will be able to be fueled with diesel only or ethanol blended with a small quantity of diesel. But Medeiros bets that as the goal is to prioritize the use in the agricultural equipments especially in those regions where the ethanol is produced, the idea is to turn ethanol into the priority and diesel would be only used to start the engine and assist combustion.

Sugarcane Diesel

Diesel is one of the most used vehicle fuels in the planet, with a global market reaching 2 trillions of liters until 2020. In Brazil, the growth is estimated from 45 billion liters in 2007 to more than 80 billion at the end of the next decade. However, it is also one of the most polluting fuels.

Keeping an eye in the equation market-environment, Amyris, a California-based company which produces from malaria medication to next-generation renewable fuels, and Crystalsev, one of the largest ethanol trading companies in Brazil, made a joint-venture to produce and commercialize a sugarcane-based diesel.

The first product, which will be a renewable diesel to be used in the current engines, is estimated to be sold in 2010, but both companies expect to also generate gasoline and aviation fuel. According to them, researches and tests indicate that this diesel will reach commercial scale in a quicker and more economical way than the other biofuels available in the market, besides reducing the emissions by 80%, if compared to the conventional diesel.

In the production process, SantelisaVale, second largest ethanol and sugar producer in the country, and major shareholder of Crystalsev, will provide 2 million tons of sugarcane for this project and will adopt the new technology in their main plant; Santa Elisa in Sertãozinho (SP).

“This is a historical association for the World Fuel Industry. To guarantee a significant supply of raw material and cooperate with our renowned partners, Crystalsev and SantelisaVale, we can now take our pioneer technology from the lab to the large-scale production, meeting the demand of an emerging market for renewable fuels worldwide”

In the production process, through the sugarcane fermentation, hydrocarbons are created, the same molecular structure found in traditional fuels and oil. “With the access to this technology, ethanol producers will have the unique chance to expand their business portfolio and create new opportunities to grow, with a product capable to offer important environmental benefits”, explains Crystalsev’s CEO, Rui Lacerda Ferraz.

As part of the scale production, the joint-venture will open a Research & Development Center in June, in Campinas Technopark (SP). The same location will host a pilot facility which is scheduled to start operations in the beginning of 2009.