- Pesquisadores da UFAM transformam gordura industrial de esgoto de Manaus em biocombustíveis como gasolina, querosene e diesel.
- O processo usa craqueamento termocatalítico: a gordura é aquecida e quebrada em moléculas menores com auxílio de um catalisador desenvolvido na universidade.
- Só em Manaus, cerca de 20 toneladas de gordura industrial são descartadas por dia, matéria-prima que hoje vai para incineração.
Diariamente as industrias do Polo Industrial de Manaus (PIM) e os restaurantes da cidade produzem aproximadamente 20 toneladas de resíduos de caixa de gordura. Esse material é recolhido e enviado a uma empresa responsável pelo descarte adequado desses rejeitos. O que para muitos seria algo sem valor, para um grupo de pesquisa da Universidade Federal do Amazonas (UFAM) é ouro, ou melhor: é biocombustível.
O projeto desenvolvido pelo Grupo de Pesquisa em Tecnologias Biossustentáveis da Amazônia (GP-TECBIOAM) e financiado pela FAPEAM já produziu em laboratório frações de biogasolina, bioquerosene, diesel verde e até um combustível equivalente ao bunker usado em navios. A matéria-prima é a gordura coletada nas caixas de gordura do polo industrial, um resíduo que hoje termina, em grande parte, em incineradores.
O responsável pela pesquisa é o professor Douglas Alberto Rocha de Castro, 38 anos, doutor em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia pela Universidade Federal do Pará (UFPA) e professor adjunto do Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Tecnologia da UFAM desde 2024. Ele também integra os programas de pós-graduação em Engenharia Civil e em Engenharia Mecânica da universidade.
De resíduo a bio-óleo: como funciona o processo
O ponto de partida é a gordura bruta recolhida de caixas separadoras de empresas do polo, de restaurantes da cidade e até de shoppings centers. Antes de entrar no reator, o material passa por um pré-tratamento para retirar água, areia e, principalmente, os saponificáveis, substâncias que formam sabão e que, nos testes iniciais, faziam a gordura expandir dentro do equipamento e comprometer o desempenho do catalisador.
“A gente realiza um processo de desaponificação dessa gordura, retira os sabões solúveis, faz lavagens com água para tirar o excesso de ácido e aí insere ela no reator de craqueamento”, explicou Castro.
Dentro do reator, acontece o craqueamento termocatalítico: a gordura é aquecida até que suas longas cadeias de carbono se quebrem em fragmentos menores. Esse processo de quebra molecular é o que transforma um material com baixo poder calorífico em compostos semelhantes aos derivados do petróleo. Um segundo estágio, com um catalisador em leito fixo desenvolvido pela equipe, aperfeiçoa o resultado: os gases gerados passam por esse material e saem com menos compostos oxigenados e maior concentração de hidrocarbonetos, que é o que interessa para a produção de combustíveis.
“Quando eu não uso o catalisador, eu tenho em torno de 50% de hidrocarboneto. Quando eu uso, vou para 90%”, explica o professor.
O rendimento do produto bruto para os biocombustíveis é considerado promissor pelo próprio pesquisador: de cada 1 kg de gordura processada, o grupo obtém cerca de 700 g de bio-óleo, uma taxa de conversão de aproximadamente 70%.
Passo a passo: da gordura ao combustível
Depois do craqueamento, o bio-óleo ainda não está pronto para uso. Ele passa por um processo de destilação fracionada, o mesmo princípio usado nas refinarias convencionais: o material é aquecido em colunas e separado por faixas de temperatura. Cada faixa corresponde a um produto diferente.
- Bionafta: a fração mais leve, usada como matéria-prima na petroquímica para produção de plásticos. A composição obtida em laboratório ficou próxima à da nafta convencional.
- Biogasolina: já apresenta parâmetros físico-químicos dentro das especificações da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP). A equipe planeja testes com misturas a partir de 5% de biogasolina na gasolina comum, que deverão ser realizados no laboratório de termociências da própria Ufam.
- Bioquerosene: ainda em ajuste. O ponto de congelamento medido foi de -20°C, enquanto o querosene de aviação comercial exige no mínimo -40°C. O produto já atende a faixas menos exigentes de aviação de pequeno porte, mas ainda não pode ser chamado de SAF (Combustível Sustentável de Aviação) por questões regulatórias.
- Diesel verde: entre os produtos mais próximos da especificação convencional. Viscosidade cinemática e outros parâmetros já estão dentro dos limites exigidos.
- Bio HFO (biobunker): obtido numa segunda etapa de destilação a vácuo, é o combustível equivalente ao usado em motores de navios. O produto foi obtido recentemente e ainda aguarda análises completas.
O material que sobra no fundo da destilação a vácuo tem potencial como ligante asfáltico, um insumo usado na pavimentação de estradas. Ele já vem sendo testado no laboratório de pavimentação da Universidade e vem passando por ajustes para chegar ao ponto ideal.
O gargalo: o catalisador
O processo de craqueamento em si já é consolidado na literatura científica. O diferencial do grupo da UFAM, e também o principal desafio atual, está no catalisador. “O ponto-chave é o catalisador”, afirmou Castro. “Se eu fizer o craqueamento sem ele, eu gero um produto totalmente diferente.”
A equipe trabalha para otimizar a formulação do material, com o objetivo de registrar uma patente. O próximo passo é enviar os biocombustíveis produzidos para análise em laboratório credenciado pela ANP, o que formalizaria a validação da rota tecnológica.
A escala também é um obstáculo. Hoje, os experimentos são feitos em dois reatores com capacidade de 200 mL de matéria prima, cada. Mas o grupo já está montando, com apoio da FAPEAM, uma unidade semipiloto que vai permitir aumentar essa capacidade para 3 a 4 litros por batelada. Contudo, a intenção é ampliar, ainda mais, a quantidade de matéria prima processada. Por isso, de acordo com o professor Castro, o próximo passo é buscar novos investimentos para obter uma planta piloto que consiga processar entre 100 e 200 litros de material e, assim, conseguir extrair bio-óleo suficiente para escalonar o processo. Porém, isso depende de financiamento externo.
“Nós estamos submetendo o projeto em diversas agências de fomento nacional, como a Finep, Capes e CNPq, e também estamos tentando linhas de PD&I pelas empresas do ramo instaladas aqui no Polo Industrial de Manaus”, revelou Castro.
Outros projetos: caroço de açaí e tucumã
Em paralelo ao trabalho com a gordura, o grupo desenvolve outra linha de pesquisa usando biomassas lignocelulósicas: caroços e cascas de açaí e tucumã, resíduos abundantes no Amazonas e que hoje não têm aproveitamento consolidado.
O processo é semelhante, mas o volume de bio-óleo obtido ainda é pequeno, o que atrasa os testes de aplicação, como a produção de ligantes asfálticos e de biogasolina a partir dessa matéria-prima. O mesmo catalisador desenvolvido para a gordura será testado nessa linha, além de um pré-tratamento químico para extrair parte da celulose e hemicelulose dos materiais vegetais e enriquecer o bio-óleo em hidrocarbonetos.
Os resíduos vegetais também geram biocarvão, biogás e, potencialmente, poderão gerar hidrogênio verde como subprodutos do processo de pirólise realizado para obter esses biocombustíveis a partir do caroço de açaí e de tucumã.
A matéria-prima que ninguém recolhe
Uma das apostas do projeto é a disponibilidade da matéria-prima. Segundo Castro, Manaus gera cerca de 20 toneladas de gordura industrial por dia, coletadas por empresas especializadas e encaminhadas para tratamento, que inclui incineração em boa parte dos casos. Um único shopping, segundo relato de um colega do professor, pode gerar aproximadamente uma tonelada por mês.
A pesquisa usa gordura coletada por uma empresa que centraliza o recebimento do material proveniente de indústrias do polo. “É resíduo que não acaba mais“, disse Castro.
Transformar esse volume em biocombustível, mesmo que parcialmente, teria dois efeitos simultâneos: reduzir um passivo ambiental e gerar energia renovável (bioenergia) a partir de um insumo que hoje é descartado ou aproveitado sem muito valor agregado. O pesquisador não defende a imediata substituição total dos combustíveis fósseis, mas a incorporação gradual dos biocombustíveis à matriz existente, nos moldes do que foi feito historicamente com o biodiesel e o etanol no Brasil.
Para avançar além da universidade, o grupo busca parcerias com empresas do setor energético e de gestão de resíduos, além de submeter projetos a editais como os da FINEP. “A ideia é tirar o produto de dentro da universidade e colocá-lo para beneficiar a sociedade”, finalizou Castro.
Parcerias
Os projetos atualmente desenvolvidos pelo GP-TECBIOAM contam com a parceria da Fundação de Amparo a Pesquisa do Amazonas (Fapeam), além de outros Grupos de Pesquisa e laboratórios tanto da UFAM, quanto de outras universidades da Amazônia como:
- Grupo de Pesquisa Química Aplicada à Tecnologia da Universidade do Estado do Amazonas (GP-QAT/EST/UEA), coordenado pelo professor doutor Sérgio Duvoisin Junior.
- Sustenbioenergy da Universidade Federal do Pará (UFPA), coordenado pelo professor doutor Nélio Teixeira Machado.
- Laboratório de Termociências da UFAM (DEMEC/FT/UFAM), coordenado pelo professor doutor Nilton Pereira da Silva
- Laboratório de Pavimentação (DEC/FT/UFAM), coordenado pela professora Daniela Muniz D’Antona
Glossário
- Craqueamento termocatalítico: processo que usa calor e um catalisador para quebrar moléculas orgânicas longas em fragmentos menores, gerando compostos com maior poder calorífico.
- Pirólise: Decomposição de um material (como caroços de frutas) apenas pelo uso de calor elevado na ausência completa de oxigênio.
- Bio-óleo: líquido obtido a partir do craqueamento de biomassas ou resíduos orgânicos, que pode ser refinado para gerar diferentes frações de biocombustíveis.
- Batelada: Um método de produção em etapas com peso exato por ciclo.
- SAF (Sustainable Aviation Fuel): combustível sustentável de aviação, com especificações regulatórias definidas para uso em aeronaves comerciais.
- HFO (Heavy Fuel Oil): óleo combustível pesado usado em motores de navios. O equivalente renovável produzido na pesquisa é chamado de bio HFO.
- ANP: Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis, responsável por regular e certificar combustíveis no Brasil.
- Biomassa lignocelulósica: material vegetal composto principalmente de celulose, hemicelulose e lignina, como caroços e cascas de frutas.
- PD&I: Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação. Nome dado aos setores e verbas de empresas focados em criar novas tecnologias.
- TRL (Technology Readiness Level): escala que mede o nível de maturidade tecnológica de uma inovação, do laboratório até a aplicação industrial.
