SIG-TESTE

Número de Registro: 2/2024

Título: Rerrefino de óleos lubrificantes de motores de combustão interna de Lavras/MG

Programa de Extensão: (indefinido)

Resumo da Proposta: O óleo lubrificante representa 2% dos derivados de petróleo, e é um dos poucos que não é consumido durante a sua vida útil. O uso nos motores de combustão interna representa 70% do consumo desses óleos no Brasil. Durante a sua utilização, há degradação e o acúmulo de contaminantes, tornando-se necessário sua troca. O óleo usado, é uma matéria prima importante para o rerrefino, porém, agressivo ao meio ambiente (quando descartado na natureza). Neste projeto optou-se pelo processo de ultrafiltração e adsorção para o rerrefino do óleo. Uma das vantagens desse processo é a geração de resíduos de fácil tratamento e destinação final e como desvantagens o alto preço e a baixa durabilidade das membranas e a formação de fouling, durante o processo de purificação.

Área Temática: Tecnologia e Produção

Instituições Parceiras: Não definido

Número Estimado de Participantes: 30

Locais de Realização: Laboratório de Desenvolvimento de Projetos (LDP) e Laboratório de Operação e Sistemas Térmicos (LOST)

Data de Início: 01/01/2024

Data de Término: 01/01/2027

Justificativa: Os óleos usados se forem dispostos no solo, queimados ou descartados em corpos hídricos, irão provocar forte agressão ao meio ambiente devido ao alto potencial poluidor. Uma tonelada de óleo despejada nos rios provoca um impacto ambiental equivalente à carga poluidora de uma cidade com 40.000 habitantes. Apenas um litro é capaz de esgotar o oxigênio de um milhão de litros d’água, formando em poucos dias, uma fina camada sobre uma superfície de 1000 m2 , o que bloqueia a passagem de ar e luz, impedindo a respiração dos seres vivos aquáticos e a fotossíntese (Digílio, 1986). Outro grande risco é quando atingem o solo, este se torna uma espécie de reservatório que irá afetar severamente o subsolo e o lençol freático, formando uma pluma de contaminação, limitando a circulação do ar através das partículas do solo, inibe a ação dos micro-organismos e impede o acesso das plantas aos nutrientes. Os óleos contêm metais tóxicos provenientes dos aditivos como também do desgaste dos motores, além de conterem em sua composição hidrocarbonetos poliaromáticos, tais como benzo(a)pireno, fenantreno, fluoreno, que se formam por processos de oxidação durante a sua vida útil. Embora em pequenos teores, são considerados carcinogênicos, e por todos esses motivos, são classificados como contaminante Classe I, código de identificação conforme a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) NBR 10004, F130. Pelo exposto, é altamente relevante que essa matéria-prima seja regenerada através de uma tecnologia mais limpa, proporcionando proteção ao meio ambiente, evitando o desperdício e promovendo um uso inteligente dos recursos naturais. O programa das Nações Unidas para o meio ambiente (UNEP) define tecnologia mais limpa, como sendo uma aplicação continuada de uma estratégia ambiental preventiva integrada aos processos, produtos e serviços, para incrementar a eficiência geral e reduzir os riscos às pessoas e ao meio ambiente. A produção mais limpa pode ser aplicada a qualquer tipo de processo industrial, aos produtos e aos diversos serviços disponíveis na sociedade. A Associação Americana dos Engenheiros Lubrificantes (ASLE) assim define o rerrefino dos óleos usados: “É o tratamento do óleo lubrificante usado em uma sequência de processos que remove todos os contaminantes, incluindo água, partículas sólidas, produtos de diluição, produtos de oxidação e os aditivos previamente incorporados ao óleo básico” (Raldens et al, 1981).

Caracterização dos Beneficiários: Os beneficiários desse projeto serão a comunidade acadêmica do curso de Engenharia Química da UFLA, visto que é um projeto de extensão vinculado às disciplinas de Projeto Integrador I, II e III. Além disso, a população de Lavras poderá contar com um meio alternativo de reciclagem de óleos lubrificantes, diminuindo assim o descarte inadequado de óleos ao meio ambiente.

Objetivos:

O rerrefino de óleos lubrificantes usados, tanto no Brasil quanto no exterior, constitui
atividade industrial de especial significado visto tratar-se de solução prática e racional para os problemas de poluição ambiental e aumentar significativamente a sua vida útil.
Quando havia grande disponibilidade de petróleo a baixo custo, o significado do rerrefino era quase nulo do ponto de vista comercial, pois muito mais fácil era a utilização de óleo básico de primeira refinação, contudo, o descarte inadequado gerava graves problemas ambientais. Hoje a situação é outra, o rerrefino é uma solução que evita a poluição, o desperdício e aumenta a produção de lubrificantes, além de economizar energia, uma vez que a energia gasta no rerrefino é um terço da energia despendida para produzir a mesma quantidade de óleo virgem (primeira destilação). Essa medida de racionalização encontrou adeptos em diversos países, que em função de suas necessidades e da viabilidade econômica, desenvolveram tecnologia adequada visando obter, a partir do óleo usado, um produto com características físico-químicas similares ao óleo básico de primeira destilação.

Metas:

-Revisão bibliográfica sobre o assunto, buscando listar todos os processos e seus produtos/subprodutos obtido a partir da reciclagem do óleo lubrificante utilizado;
-Escolha de uma via de processamento do óleo lubrificante utilizado, a fim de entrar mais a fundo nos equipamentos e materiais necessários;
-Caracterização do óleo lubrificante utilizado, antes de realizar o processo de reciclagem;
-Construção do prototipo para realização dos ensaios de rerrefino de óleo;
-Condução dos ensaios de reciclagem do óleo, variando os principais parâmetros do processo e/ou condições experimentais;
-Otimização do processo escolhido a fim de obter um óleo com maior aplicação comercial;
-Caracterização dos óleos reciclados a fim de apresentar suas propriedades e definir se estão aptos a comercialização;

Fundamentação Teórica:

A produção mundial de petróleo em 2005 foi em torno de 85 milhões de barris por dia. Dois por cento desta produção são transformados em lubrificantes, ou seja, 1,7 milhão de barris por dia, quase a produção diária de petróleo no Brasil, e é um dos poucos que é parcialmente consumido durante o seu uso. Em vista desse grande volume, a recuperação dos lubrificantes usados se justifica por ser uma matéria-prima importante quanto devidamente rerrefinada e agressiva ao meio ambiente quando descartado na natureza, uma vez que possuem várias substâncias tóxicas e não são biodegradáveis (Sindicom,2005). A primeira legislação a considerar o rerrefino foi a Resolução do Conselho Nacional de Petróleo (CNP) 6/63. Durante o seu período de vigência -1963/77- a sua contribuição foi de suma importância, pois estabeleceu princípios para a indústria de rerrefino “aquela que utiliza,
no aproveitamento do óleo lubrificante usado, os processos de regeneração, através de destilação, do tratamento químico e da filtragem”. Atualmente toda a atividade de rerrefino é regida pela Resolução do Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA) no362 de 23 de junho de 2005 e as Portarias da Agência Nacional de Petróleo (ANP) nos 125/99 a 128/99 e 130/99: A resolução CONAMA no362 de 23 de junho de 2005, no seu artigo 1o, estabelece que todo óleo lubrificante usado ou contaminado deva ser recolhido, coletado e ter destinação final, de modo que não afete negativamente o meio ambiente e propicie a máxima recuperação dos constituintes nele contido, na forma prevista nesta Resolução. A resolução ANP no125 regulamenta a atividade de recolhimento, coleta e destinação
final do óleo lubrificante usado ou contaminado. A resolução ANP no128 estabelece a regulamentação da atividade industrial de rerrefino de óleo lubrificante usado ou contaminado a ser exercida por pessoa jurídica sediada no País, organizada de acordo com as leis brasileiras. A resolução ANP no130 estabelece o Regulamento Técnico no 005/99, que especifica os óleos lubrificantes básicos rerrefinados. A produção anual de óleos lubrificantes no Brasil é da ordem de 980.000 m3 (ANP, 2004) da qual 70 % representa o uso em motores de combustão interna. Cerca de 30% são consumidos nos próprios motores durante sua vida útil, rerrefinando aproximadamente 140.000 m3 por ano. O restante é queimado em fornos ou despejado na natureza provocando grande agressão ambiental. Nos manuais técnicos dos fabricantes de veículos, é considerado normal um consumo de até um litro a cada 1.000 km percorrido. O óleo usado é o único derivado de petróleo capaz de ser reciclado e quando atinge o seu grau de degradação é trocado por óleo novo. Esta troca é realizada em garagens, postos de gasolina, oficinas mecânicas, lojas de troca de óleos, nas indústrias e nas instalações portuárias de reabastecimento de lubrificantes a embarcações. O CONAMA em combinação com a ANP, através de normas, regulamenta toda a atividade de rerrefino, proibindo quaisquer outros usos que não seja a reciclagem. O nível de regeneração atinge aproximadamente 20% do consumo nacional de lubrificantes automotivos, devido principalmente aos seguintes fatores: custo da
coleta extremamente elevado, não só pelas distâncias continentais do Brasil como também ocasionado pelo desvio e desperdício do óleo usado, somado ao baixo rendimento do rerrefino que é da ordem de 60%. Os óleos rerrefinados são largamente usados na produção de novos lubrificantes, uma vez que, a sua qualidade é tão boa quanto aos dos óleos básicos de primeiro refino. Além da economia de divisas, aumenta a sua vida útil, evita a poluição ambiental e gera novos empregos (Sindirrefino, 2003).

Metodologia: O projeto e a instalação de uma unidade de filtração de membrana deve ser precedido de análises detalhadas sobre os objetivos de qualidade a serem atingidos. Apesar de aparentemente simples, a tecnologia de membranas filtrantes oferece muitas possibilidades de erros de projeto, principalmente nas etapas de pré-tratamento e seleção de membranas, que podem comprometer a operação e a sua viabilidade econômica. Uma regra fundamental que deve ser seguida, em todos os projetos de plantas de membranas, independente de seu porte, é que as unidades devem ser projetadas e construídas por empresas com bastante experiência no ramo. O principal equipamento de ultrafiltração usado no rerrefino é o módulo, que é um conjunto de elementos que permite operar a membrana. Os principais tipos de módulos comercializados no mercado são: módulos com placas, módulos tubulares, módulos espirais, módulos com fibras ocas, e módulos com discos rotatórios (Schneider &Tsutiya, 2001). O módulo mais indicado para ultrafiltração de lubrificantes é o de fibra oca, cuja área de membrana por volume de módulo, é de cerca de 5000m2/m3 (o óleo previamente diluído no solvente). A formação de tortas de filtro na superfície de membranas é inevitável. A operação de membranas depende, portanto, da remoção periódica das tortas de filtro, o que ocorre por processo de retrolavagem. Esta é iniciada quando a pressão de filtração ou o fluxo de filtração atinge um valor limite pré-estabelecido. Um sistema de retrolavagem eficiente restaura o fluxo da membrana a um valor próximo do valor inicial. As argilas, com raras exceções, são sistemas complicados devidos às variadas condições geológicas de formação das mesmas; podem variar na composição mineralógica qualitativa e quantitativa dentro dos argilominerais, cristalinos ou amorfos, diferenças relativas de vários minerais e no grau de substituição isomórficas nos reticulados cristalinos; os componentes não argilominerais cristalinos (silicatos, hidróxidos, óxidos, carbonatos, nitratos, sulfatos, sulfetos) ou amorfos (ácidos silícicos, ácido húmico e humatos) também podem variar qualitativa e quantitativamente. Sendo as argilas na natureza, de dimensões coloidais, diferenças apreciáveis existem nas propriedades físico-químicas, tais como na capacidade de troca de cátions, natureza dos cátions trocáveis, distribuição granulométrica das partículas, área específica, potencial eletrocinético (potencial zeta), viscosidades de suspensões, plasticidades, etc. Essas diferenças levam a propriedades tecnológicas diversas para as indústrias de cerâmica, borracha, papel, metalúrgica, de petróleo, agrícola, química e de engenharia civil. Essa complexidade das argilas leva a dificuldade na classificação das mesmas, levando especialmente ao conceito de que não existem duas argilas iguais. Este último conceito deu origem a uma nomenclatura geográfica, identificando-se as argilas pela localidade de onde foram extraídas, usando-se também nomes dos lugares de origem; são comuns nomes como: argilas de Kentucky, Carolina do Norte, São Simão, da Paraíba, etc. (Santos, P. S., 1989) O Bureau of Mines dos Estados Unidos, para fins estatísticos, classifica as argilas em: caulins (china- clays ou kaolins), argilas plásticas para cerâmica branca (ball-clays), argilas refratárias (fire-clays), argilas para louças (stoneware-clays), bentonitas (bentonites)), terras fuler (fuller’s earth), etc A classificação e a nomenclatura de uma argila não devem ser confundidas com a classificação e a nomenclatura dos argilominerais constituintes das mesmas. (Santos, P. S., 1989). Como já foram citadas anteriormente, as argilas, com suas várias estruturas e propriedades tecnológicas são utilizadas nas indústrias de cerâmica, borracha, papel, metalúrgica, de petróleo, agrícola, química, engenharia civil, produção de catalisadores e na produção de óleos utilizadas como agentes descorantes. As argilas podem ser utilizadas como agentes descorantes de óleos de duas maneiras diferentes. A primeira é chamada processo de percolação, onde o óleo atravessa uma coluna de argila descorante preparada na forma de grãos de dimensões entre as peneiras ABNT 10 e 60; é um processo que emprega temperaturas baixas, geralmente entre 85oC e 120oC. As vazões são de 80L a 480L por tonelada de argila e por hora. O outro processo é chamado de processo de contato, onde o óleo é colocado em contato com a argila em pó, peneirada através de uma peneira ABNT 200; a temperatura varia entre 150oC e 300oC durante trinta minutos sob agitação constante e também sob vácuo. A percentagem de argila varia entre 0,5% a 10% em relação à massa de óleo. O óleo é separado da argila através de filtração, normalmente em filtro- prensa. Seja qual for o processo utilizado, a argila deve satisfazer aos seguintes requisitos: ter um bom poder descorante; reter um mínimo possível de óleo; ser reativável por tratamento térmico ou por meio de solvente. (Santos, P. S., 1992).

Impactos na Formação Discente: O aluno será capaz de aplicar conceitos de operações unitárias aplicada em um caso prático de via extensionista, a fim de reduzir o impacto ambiental na cidade de Lavras, causado pelo descarte inadequado do óleo lubrificante usado.

Relação Ensino, Pesquisa e Extensão: Os conceitos de termodinâmica, mecânica dos fluidos, cinética de reações, operações unitárias e outras disciplinas serão todas utilizadas para execução de um projeto de extensão que visa reduzir o impacto ambiental da cidade de Lavras por meio da reciclagem de óleo lubrificante. Os resultados da pesquisa podem gerar publicações acadêmicas, a depender do interesse dos discentes.

Relação com a Sociedade e Impacto Social: Os beneficiários desse projeto serão a comunidade acadêmica e a população de Lavras, que poderá contar com um meio alternativo de reciclagem de óleos lubrificantes, diminuindo assim o descarte inadequado de óleos ao meio ambiente.

Resultados Esperados: Como resultados, espera-se conseguir reciclar de 30-90% do óleo lubrificante usado, e que o óleo reciclado apresente uma aplicação mais robusta (lubrificante de uso geral) ou uma aplicação mais nobre (óleo lubrificante de máquinas agrícolas). A qualidade do óleo reciclado vai depender da eficiência do processo de rerrefino.

Indicadores de Acompanhamento e Avaliação: O projeto contará com relatórios semestrais para acompanhamento dos objetivos e metas propostos.

Cronograma: O cronograma será definido ao início de cada semestre, sendo baseado nas metas explicitadas anteriormente. Estima-se que para cada meta apresentada gaste, aproximadamente, 3-5 meses para conclusão de cada uma delas.

Descrição Resumida: Projeto de extensão voltado para redução do impacto ambiental da cidade de Lavras/MG por meio da reciclagem de óleos lubrificantes usados, aplicando para isso métodos de rerrefino, como exemplo: separação por membranas, adsorção em leito fixo, destilação, etc.

Equipe:

Alunos de Graduação:

Nenhum

Docentes:

• IRINEU PETRI JUNIOR - Início: 01/01/2024 - Término: Não definido - Vínculo: Ativo

Técnicos Administrativos:

Nenhum

Alunos de Pós-Graduação:

Nenhum

Outros Usuários:

Nenhum

Renovações de Projetos:

Coordenador do Projeto: IRINEU PETRI JUNIOR

Setor: DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA E DE MATERIAIS

E-mail Institucional: irineu.juniorufla.br

E-mail Alternativo: irineupetrigmail.com

Situação de Aprovação: Registrado

Submetido pelo Coordenador do Projeto em: 19/12/2023 - 18:25:22

Aprovado pelo Conselho Departamental (Lavras) ou pelo Colegiado de Extensão (Paraíso) em: 20/12/2023 - 09:24:28

Aprovado pelo Colegiado de Extensão (Lavras) ou pelo Diretor da UA (Paraíso) em: Nenhuma

Histórico de Coordenação:

• IRINEU PETRI JUNIOR: De 19/12/2023 em diante.