The biofuel most employed worldwide is good old ethanol (or bioethanol, as everything is now bio!). It is obtained by fermentation of the sugars contained in the juices of sugar-cane or beet, or from hydrolyzed starch. The ethanol content is increased by distillation to ca. 96 volume %. At this composition, further distillation will not increase the alcohol content, because the vapor and liquid have the same composition, see the distillation phase diagram in Figure 1. Therefore the so-called "anhydrous" ethanol is obtained by other methods, in particular, by using activated molecular sieves; these absorb the water present, and are regenerated by heat.
Figure 1: Phase diagram for the distillation of aqueous ethanol. At the azeotropic point, the compositions of the liquid and vapor are the same.
In Brazil, ethanol has been used for years as fuel, either alone or as additive to gasoline. It is also one of the two starting materials employed in order to obtain biodiesel, the other is vegetable oil or fat. Ethanol is miscible with water at all proportions; therefore its falsification is easy. Consumer protection requires simple methods in order to check that the ethanol sold at the gas stations conforms to the specification (92.6−93.8 vol-% ethanol in the Brazilian legislation). How can this be done? One method is to measure the density by the Gay-Lussac densimeter, Figure 2.
Figure 2: Gay-Lussac hydrometer or densimeter
It is made of glass and contains a weight at the bottom which makes it stay "suspended" in the liquid. The reading on the thin, vertical scale gives the volume % of ethanol. This is the equipment that is used in gas stations. The fuel pump is provided with a side tube containing the densimeter, so that the consumer can check the density, hence the quality, of ethanol that is flowing into his car.
Modern, portable resonating tube densimeters are also available. These determine the ethanol concentration from the velocity of propagation of ultrasound in the liquid (ethanol) in a quartz U-shaped tube. A nice, colorful method is to use a dye whose color change as a function of fuel composition, see Figure below.
Figure 3: Dependence of colors of the solvatochromic dye 2,6-dibromo-4-[(E)-2-(1-methylpyridinium-4-yl)ethenyl] phenolate on the alcohol content (E) of diesel oil (E100 is pure ethanol).
Reference for further reading: "Have Biofuel, Will Travel: A Colorful Experiment and a Different Approach To Teach the Undergraduate Laboratory", by Omar A. El Seoud, Carina Loffredo, Paula D. Galgano, Bruno M. Sato, and Christian Reichardt. J. Chem. Educ. dx.doi.org/10.1021/ed1009464
O BIOCOMBUSTÍVEL EM SEU CARRO É BOM?
Omar El Seoud, INCT-Catálise, Instituto de Química, USP
O biocombustível mais utilizado no mundo é o bom e velho etanol (ou bioetanol, já que agora tudo é bio!). É obtido pela fermentação dos açúcares contidos nos sucos de cana ou de beterraba, ou a partir de amido hidrolisado.O teor de etanol é aumentada pela destilação para ca. 96% em volume. Nesta composição, a destilação não permite aumentar o teor alcoólico, pois o vapor e o líquido possuim a mesma composição, ver o diagrama de fases de destilação na Figura 1. Portanto, o chamado etanol "anidro" é obtido por outros métodos, em particular, usando peneiras moleculares ativadas, as quais absorvem a água presente, e são regeneradas aquecendo.
Figura 1: Diagrama de Fase para a destilação de etanol aquoso. No ponto azeotrópico, as composições do líquido e do vapor são idênticas.
No Brasil, o etanol tem sido usado há anos como combustível, seja sozinho ou como aditivo à gasolina. É também uma das duas matérias-primas empregadas para a obtenção de biodiesel, o outro é óleo vegetal ou gordura. O etanol é miscível com água em todas as proporções, por isso a sua falsificação é fácil. A protecção do consumidor requer métodos simples para verificar que o etanol vendido nos postos de gasolina está de acordo com a especificação (92,6-93,8 % em volume de etanol, na legislação brasileira). Como isso pode ser feito? Um método é medir a densidade pelo densímetro Gay-Lussac, Figura 2.
Figura 2: Hidrômetro de Gay-Lussac ou densímetro
É feito de vidro e contém um peso no fundo que permite ao mesmo ficar "suspenso" no líquido. A leitura na escala vertical indica a % em volume de etanol. Este é o equipamento que é usado em postos de gasolina. A bomba de combustível é fornecida com um tubo lateral que contém o densímetro, de modo que o consumidor pode verificar a densidade, consequentemente, a qualidade, de etanol que está entrando em seu carro.
Densímetros modernos, portáteis, baseados no princípio do tubo ressonante também estão disponíveis. Estes determinam a concentração de etanol a partir da velocidade de propagação de uma onda de ultra-som no líquido (etanol) em um tubo de quatzo em forma de U. Um método bom e colorido é a utilização de um corante cuja cor muda em função da composição do combustível, veja a Figura abaixo.
Figura 3: Cores do corante solvatocrômico 2,6-dibromo-4-[(E) -2 - (1-metilpiridinio-4-il) etenil] fenolato em função da quantidade de álcool (E) no óleo diesel (E100 é etanol puro).Referência para leitura adicional: "Have Biofuel, Will Travel: A Colorful Experiment and a Different Approach To Teach the Undergraduate Laboratory", by Omar A. El Seoud, Carina Loffredo, Paula D. Galgano, Bruno M. Sato, and Christian Reichardt. J. Chem. Educ. dx.doi.org/10.1021/ed1009464
Nenhum comentário:
Postar um comentário