Inovação tecnológica e os combustíveis

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Atualmente, inovação e tecnologia são temas recorrentes em todos os lugares. À medida que o conhecimento humano se expande e novas possibilidades surgem, a maneira de desenvolver negócios se transforma. A competição cada vez mais acirrada e os clientes cada vez mais exigentes fazem com que as empresas repensem suas estratégias, particularmente no caso de mudanças contínuas e inovações tecnológicas.

A inovação e o uso intensivo da tecnologia têm sido reconhecidos como uma alternativa para melhorar a performance de uma companhia ou um modo de garantir a sobrevivência da empresa em um mundo globalizado, competitivo e com alto grau de incerteza. Para ter sucesso no desenvolvimento da inovação tecnológica, as companhias investem fortemente em pesquisa e desenvolvimento, tal como a indústria automobilística e as empresas produtoras de combustíveis. Por isso, neste artigo, discutiremos as principais mudanças nas características da gasolina ao longo do tempo, como forma de demonstrar como a tecnologia e a inovação se fizeram presentes no processo histórico do segmento automotivo e de combustíveis.

O advento dos automóveis

Não fossem os automóveis, o petróleo não teria a importância que tem hoje. Nos primórdios, o querosene iluminante era o principal derivado produzido nas refinarias. O uso massivo da eletricidade no final do século XIX, em substituição ao querosene, faria do petróleo um produto de nicho, algo que só não ocorreu porque a busca por combustíveis para os motores dos automóveis cresceu em grandes proporções ao mesmo tempo em que o querosene perdia espaço.

A gasolina é considerada uma fração leve, formada pela mistura complexa de centenas de hidrocarbonetos, cuja corrente principal é denominada nafta. A combinação de correntes com propriedades específicas é que conferem à gasolina as propriedades adequadas ao compromisso com o desempenho, durabilidade e emissões em conformidade com o especificado para os motores.

Somente com a invenção do motor a combustão a quatro tempos com ignição por barra incandescente (mais tarde, com ignição por centelha), por Nicolaus August Otto em 1876, foi que as frações mais leves do petróleo começaram a ser utilizadas. Logo após, as frações muito pesadas começaram a ser usadas como lubrificantes, e as intermediárias, logo no início do século XX, com a invenção do motor com ignição por compressão por Rudolf Diesel.

Nessa época, os motores de automóvel eram de baixa rotação e baixa eficiência, com ignição por magneto ou barra incandescente, os carburadores eram primitivos, gerando uma mistura de ar e combustível de proporções imprevisíveis, e o sistema de partida era manual, por manivela — tudo isso exigia habilidade do motorista, muita força muscular e um combustível bem volátil, para facilitar a partida e manter o motor funcionando. A evolução dos motores, sistemas de injeção de combustível, ignição, entre outros, rapidamente aperfeiçoados, fez com que a especificação dos combustíveis também se aprimorasse ao longo do tempo.

Em 1912, foi inventado o sistema de ignição por bateria, bobina e platinado (o mesmo que esteve em uso até o final da década de 70), e o motor de partida elétrico. A maior energia disponível para a ignição da mistura e a maior facilidade de dar partida reduziram a necessidade de haver um combustível muito volátil.

Adicionalmente, durante a segunda década do século XX, as leis norte-americanas proibiram o armazenamento de gasolina em propriedades residenciais, pois o risco de incêndio devido à grande volatilidade do combustível era considerado muito elevado. No Brasil, o número de automóveis em circulação nessa época era pequeno para gerar tais preocupações.

A adição de querosene à gasolina foi a forma encontrada para reduzir a volatilidade do combustível, porém trouxe consigo um novo problema: a quebra de muitos motores, que “batiam pino”, rachavam o cabeçote e os pistões. O querosene apresentava menor resistência à compressão do que a nafta usualmente utilizada, explodia antes do tempo e causava o problema. Isso levou a uma longa busca por aditivos antidetonantes que pudessem ser adicionados à gasolina, culminando com o uso do chumbo tetraetila para tal finalidade. As gasolinas típicas dos meados dos anos 20 tinham octanagem de 40 a 60 no máximo.

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O enxofre, contaminante comum dos combustíveis até os dias de hoje, era outro elemento que trazia dor de cabeça aos usuários e fabricantes de automóveis. Além dos problemas associados à queima deste elemento químico, como mau cheiro e toxicidade, ele inibia o efeito melhorador de octanagem do chumbo tetraetila. Assim, outra exigência frequente na formulação da gasolina ao longo do tempo foi a redução do teor de enxofre contido nela, que na época se fazia presente acima das 3000 partes por milhão (ppm).

Por volta dos anos 30, a indústria de petróleo já sabia que quanto maiores as moléculas dos hidrocarbonetos, como as do querosene, mais baixa era a octanagem* da gasolina, isto é, menos resistente a compressão e sujeita a danos ao motor. Assim, desenvolveram-se especificações mais consistentes para garantir as propriedades desejadas e evitar a “batida de pino”.

Por volta dos anos 40, o processo químico de craqueamento catalítico espalhou-se pelas unidades de refino como principal rota tecnológica para produção de gasolina, e as composições do combustível se tornaram bem mais constantes entre cada refinador, inclusive ao longo das estações do ano.

Nos anos 50, na busca por melhor desempenho, veio o aumento da taxa de compressão dos motores, exigindo combustível de octanagem cada vez mais alta. A octanagem, os níveis de chumbo e a volatilidade aumentaram, enquanto o conteúdo de enxofre diminuía.

Pequenos aperfeiçoamentos foram feitos nas formulações de gasolina, para melhorar o rendimento da produção e a octanagem até os anos 70. Nessa época, os combustíveis sem chumbo foram introduzidos para proteger os catalisadores de escapamento, que tinham por objetivo reduzir a emissão de gases tóxicos, transformando-os em compostos seguros.

De 1970 até 1990, as gasolinas no mundo mudaram lentamente, enquanto o chumbo foi removido de forma gradual. No Brasil, o uso do metal foi proibido oficialmente na gasolina automotiva em 1989. Na década de 1980, os sistemas de injeção eletrônica passaram a substituir rapidamente os carburadores nos veículos, melhorando a performance e autonomia deles.

O etanol

No Brasil, desde 1930, adicionava-se etanol à gasolina, com o intuito de equilibrar o mercado de álcool e açúcar no país. Os teores variavam conforme a disponibilidade de biocombustível e eram baixos, da ordem de 3% a 5%. Foi na década de 1970 que o etanol ganhou relevância. A especificação da gasolina foi modificada, passando-se a utilizar um teor do biocombustível bem acima do encontrado em outras partes do mundo: 22% de etanol anidro.

O Programa Proálcool nasceu como uma necessidade e uma resposta aos choques do petróleo na década de 1970, que elevaram os preços dos combustíveis a níveis muito altos mundo afora, assim como no mercado doméstico. Um grande esforço, em diversas frentes, para o desenvolvimento de tecnologia de motores, de manejo e aumento da produtividade da cana-de-açúcar, entre outras necessidades, tornou possível a utilização do etanol em larga escala. Desenvolveu-se tecnologia e know-how próprios, que colocaram o país em destaque mundial quando se trata de bioenergia.

O etanol inicialmente substituiu o chumbo tetraetila como agente antidentodante na gasolina. Nos anos seguintes ao início do Proálcool, mediante um grande esforço de engenharia, que envolveu muita inovação, desenvolveu-se um motor movido exclusivamente a etanol hidratado. Nascia deste esforço o Fiat 147, em 1978. Não tardou para que outros modelos com a mesma tecnologia, de diferentes montadoras, aparecessem no mercado.

Os carros movidos a álcool, contudo, sofreram um baque na década de 1990. Dificuldades em dar a partida a frio do motor, especialmente no inverno, associadas à queda dos preços da gasolina naquele período fizeram os consumidores voltar a optar pelo combustível fóssil.

Só que a tecnologia, mais uma vez, surpreendeu alguns anos depois. Em 2003, vieram os primeiros carros Flex, que permitiram a utilização de etanol, gasolina ou a mistura dos dois combustíveis em diferentes proporções. Atualmente, a legislação brasileira determina que o teor mínimo de álcool anidro misturado a gasolina seja de 27% para a gasolina comum e de 25% para a gasolina premium. O consumidor pode ainda aumentar esta mistura de acordo com a sua vontade e necessidade.

O que vem por aí

O uso crescente de biocombustíveis, veículos híbridos e totalmente elétricos é parte da evolução que se vislumbra no setor. Foto: Marc Heckner/Unsplash

Observa-se que os avanços tecnológicos e inovações exigiram, ao longo do tempo, combustíveis mais limpos e de maior desempenho, acompanhando as melhorias dos motores e periféricos. Hoje, a gasolina comum não pode ter octanagem menor do que 92, e o teor de enxofre máximo é de 50 ppm, por exemplo.

Os motores serão cada vez mais eficientes, assim como as exigências por menores emissões de material particulado e gases tóxicos se farão presentes. As taxas de compressão utilizadas serão ainda mais altas, exigindo combustíveis de maior desempenho e menor impacto ambiental.

O uso crescente de biocombustíveis, veículos híbridos e totalmente elétricos é parte da evolução que se vislumbra no setor. Isso vai impor a necessidade de adaptação e flexibilidade da cadeia de produção, distribuição e revenda de combustíveis. Assim, segue-se escrevendo a história dos automóveis e combustíveis, movida a muita tecnologia e inovação. Para garantir a sobrevivência no setor, é preciso estar atento às mudanças em curso.

Por Marcelo Gauto, Químico Industrial, especialista em petróleo, gás e energia, e Melissa Peron, Engenheira Química, especialista em inovação e produtos químicos.

*A octanagem é uma medida de resistência à compressão em um motor padrão e condições pré-definidas, que não vêm ao caso detalhar. Resumidamente, o comportamento de um combustível neste “standard motor” é avaliado pelo som que ele emite durante a queima, a uma dada taxa de compressão e velocidade de rotação do motor, entre outras condições padronizadas.

Fonte: https://medium.com/aprixjournal/coluna-inova%C3%A7%C3%A3o-tecnol%C3%B3gica-e-os-combust%C3%ADveis-71a7b53b28c0

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