Produção de etanol a partir do bagaço de laranja

Trabalho Acadêmico Integrador TAI II

Produção de etanol a partir da laranja

2º semestre de 2015

Grupo:

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Introdução O etanol é um dos biocombustíveis de maior expressividade no mercado atualmente e a cana de açúcar é a principal matéria prima dele utilizada no Brasil. A combustão do álcool é mais fácil e libera menos poluentes: produz em média 25% a menos de monóxido de carbono e 35% menos de óxido de nitrogênio. Também faz parte do dia-a-dia de todas as pessoas por suas inúmeras aplicações, como sendo o principal ingrediente de bebidas alcoólicas, desinfetantes de uso geral, perfumes, tintas, entre outros. Estamos em um período de troca de costumes. Há algum tempo atrás valores relacionados à preservação do meio ambiente mal eram mencionados. Os costumes que formam nossa sociedade tiveram de se adaptar às necessidades atuais da natureza, e, embora seja difícil mudar algo tradicional que forma o tecido da humanidade, a ética vem nos fazendo refletir sobre a importância de se dar o devido valor a esse assunto. Sócrates fazia essa experiência pelas ruas de Atenas, perguntando aos cidadãos qual a origem das virtudes e a resposta era sempre a mesma: o costume tradicional, e tentava fazê-los ver o sentido por trás de cada um deles. Ele afirma que quem sabe o que é o bem não poderá deixar de agir virtuosamente. Aristóteles, por sua vez, se baseava na vontade criada pela razão como elemento fundamental da vida ética. E considerava como virtude essencial a prudência, pois só ela é capaz de julgar e avaliar qual a atitude será melhor para todos. Um dos aspectos dos antigos é justamente o naturalismo, que prega como vida virtuosa agir em conformidade com a Natureza e com a nossa natureza como seres humanos, que somos uma parte do todo natural. Kant também deduziu três máximas morais, e uma delas se referia à esse mesmo assunto: cada ação deve ser tomada levando em consideração a lei universal da Natureza. Atualmente, há uma necessidade cada vez maior de produção de energia, e vemos no material descartado uma grande possibilidade, unindo a necessidade de combustíveis ao cuidado com o planeta. Nossa vida encontra sua expressão numa atividade bem realizada, o objetivo é combinar um modo de vida com um princípio racional, ou seja, o bem e a atividade exercida de acordo com a sua excelência. Pensando dessa maneira, iremos produzir etanol usando a casca e o bagaço da laranja como matéria-prima. A produção abrangerá vários conhecimentos obtidos ao longo do nosso semestre e será uma forma extremamente rica de fixação e aprendizagem das matérias, passando 3

por etapas como hidrólise, fermentação e destilação. A fermentação ainda terá o auxílio de um dispositivo desenvolvido pelo grupo, que manterá a temperatura e a agitação do mosto, aumentando o nosso desempenho.

A laranja como matéria prima A trajetória da laranja pelo mundo é conhecida apenas de uma forma aproximada. Segundo pesquisadores, ela foi levada da Ásia para o norte da África e de lá para o sul da Europa, onde teria chegado na Idade Média. Da Europa foi trazida para as Américas na época dos descobrimentos, por volta de 1500. A laranja espalhou-se pelo mundo sofrendo mutações e dando origem a novas variedades. As pesquisas e experimentos para aprimorar variedades de laranja começaram a ser desenvolvidas no século XIX na Europa, depois da disseminação das teorias de Mendel e Darwin. Já antes do século XX, os Estados Unidos passaram a liderar os esforços técnicos nessa área. Todos os estudos sempre estiveram voltados para o melhoramento do aspecto, tamanho e sabor dos frutos, como também o aprimoramento genético para a obtenção de árvores mais resistentes às doenças e variações climáticas. Atualmente, os pomares mais produtivos, resultantes de uma citricultura estruturada, estão nas regiões de clima tropical e sub-tropical, destacando-se o Brasil, Estados Unidos, Espanha, países do Mediterrâneo, México, China e África do Sul. Quarenta ou cinquenta séculos depois da sua presumível domesticação, a laranja tem seu maior volume de produção nas Américas, onde foi introduzida há 500 anos. São Paulo, no Brasil, e Flórida, nos Estados Unidos, são as principais regiões produtoras do mundo. Com mais de 1 milhão de hectares de plantas cítricas em seu território, o Brasil tornou-se, na década de 80, o maior produtor mundial. A maior parte da produção brasileira de laranjas destina-se à indústria do suco, concentrada no estado de São Paulo, responsável por 70% das laranjas e 98% do suco que o Brasil produz. 

Tipos de laranja e suas diferenciações

A laranja pertence ao grupo dos cítricos, que também inclui o limão, a tangerina, entre outros. 4

São oriundos dos países como a China, Índia e Malásia. Cientificamente, é classificada em duas espécies: Citrus sinesis (laranja doce) e Citrus aurantium (laranja azeda). No grupo da laranja-doce destacam-se as variedades Pêra (maturação semi-tardia), Natal (tardia), Valência (tardia), Bahia (semi-precoce), Baianinha(semi-precoce), Lima, Piralima, Hamlim (semi-precoce), a laranja-azeda é representada pelas laranjas-da-terra. Sua composição varia de acordo com a variedade, como mostrado na tabela abaixo indicando a composição média de três variedades encontradas comercialmente. É visível que as variedades Valência e Baia são superiores devido à maior concentração de carboidratos, que são a matéria-prima básica do etanol, mas tínhamos a nossa disposição apenas a laranja Beira Rio.

fonte: NEPA, 2006 

Geração de resíduos da laranja

A casca da laranja contém 16,9% de açúcares solúveis, 9,21% de celulose, 10,5% de hemicelulose e 42,5% de pectina como o componente mais importante. Devido à sua composição rica em carboidratos solúveis e insolúveis, esse subproduto apresenta grande potencial para ser utilizado em produtos de alto valor agregado obtidos através da hidrólise química ou enzimática e posterior conversão biológica. Os açúcares solúveis da casca de laranja são glicose, frutose e sacarose. Os polissacarídeos insolúveis da parede celular da casca de laranja são compostos de pectina, celulose e hemicelulose. A pectina e as hemiceluloses são ricas em ácido galacturônico, arabinose, galactose e pequenas quantidades de xilose, ramnose e glicose. Após a extração do suco, os resíduos sólidos da indústria da laranja, representados pelas cascas, sementes e polpas são geralmente transformados em farelo peletizado para ração animal. Dentre os despejos líquidos, a “água amarela” formada por proteínas, óleos essenciais, pectina, açúcares, ácidos orgânicos e sais, é o que mais preocupa, pelos seus altos índices de matéria 5

orgânica, o que a torna um agente de alto potencial poluidor. Após a extração do suco, os resíduos sólidos da indústria da laranja, representados pelas cascas, sementes e polpas são geralmente transformados em farelo peletizado para ração animal. Dentre os despejos líquidos, a “água amarela” formada por proteínas, óleos essenciais, pectina, açúcares, ácidos orgânicos e sais, é o que mais preocupa, pelos seus altos índices de matéria orgânica, o que a torna um agente de alto potencial poluidor. 

Alternativas para o reaproveitamento dos resíduos de laranja

Buscando soluções para o problema do descarte de resíduos, muitas indústrias escolhem usar microrganismos como agentes redutores de matéria orgânica desses materiais ou para eliminação ou redução de compostos tóxicos. Resíduos de agroindústrias como os das indústrias processadoras de sucos cítricos, têm sido utilizados como substrato para a produção de pectinases fúngicas, metano e para adsorção de corantes residuais. Esses resíduos também possuem alto valor energético, e podem ajudar a reduzir a dependência de energia comprada para geração de calor, vapor ou eletricidade. Apesar da ampla possibilidade de utilização, existem poucos trabalhos referindo-se ao uso de resíduos da agroindústria da laranja para fins energéticos, quer na forma como são gerados ou após a sua transformação. Antes de serem utilizados na geração de energia térmica, os resíduos sólidos da laranja podem ser convertidos a carvão vegetal e aos subprodutos da carbonização, o que ampliaria seus usos e, ao mesmo tempo, facilitaria seu transporte, armazenamento e manuseio. Outra opção bastante rentável para os resíduos da laranja é a extração de óleos essenciais. Os óleos essenciais são óleos voláteis que são retirados das cascas das frutas cítricas e têm aplicações variadas nas indústrias farmacêutica e alimentícia. O limoneno( 1-metil-4-(prop-1-en-2il)ciclohex-1-eno ), por exemplo, vem sendo muito utilizado devido ao seu uso em solventes biodegradáveis.

Processo de produção do bioetanol O bioetanol é um combustível obtido através da fermentação controlada e da destilação de resíduos vegetais. Para a reação de hidrólise, a biomassa residual da laranja deve ser misturada a água e a um ácido. O sistema precisará de agitação e um leve aumento na temperatura, que, ao chegar a um certo ponto, deverá ser controlada e mantida o mais estável possível. Ao término, 6

ocorrerá a conversão da biomassa em açúcar. Antes da etapa de fermentação os sólidos devem ser pressionados e separados da mistura hidrolisada. O pH deve ser medido para um eventual controle, caso seja necessário. Para a etapa de fermentação, deve-se adicionar fermento orgânico ao líquido recém preparado. Os óleos essenciais da casca da laranja (d-limonene e terpenos) não inibem a fermentação apenas diluem o líquido fermentado, por isso foram usados resíduos secos da laranja. O processo demora cerca de 50 horas e deve ocorrer na ausência de ar. Espera-se que a quantidade de álcool obtida fique em torno de 13% do total do mosto de fermentação, pois quantidades maiores não são possíveis, já que impedem a sobrevivência dos micro-organismos. Geralmente também são produzidos em pequenas quantidades outros álcoois superiores, como pentanol e propanol, mas são eliminados na destilação. Através da destilação simples separa-se o álcool etílico do mosto de fermentação. Esse processo é baseado nas diferenças entre os pontos de ebulição das substâncias. O etanol puro não pode ser obtido através da destilação simples, que deixa cerca de 4% de água no produto. A indústria utiliza agentes desidratantes, como a cal viva (CaO) para obter álcool anidro. Testes experimentais entre o álcool anidro e o etanol de posto de combustível O álcool anidro é uma substância que quase não possui água em sua composição e o obtivemos no laboratório, enquanto o etanol de postos de gasolina é o álcool hidratado, mistura de álcool e água que precisa ter de 95,1% a 96% de graduação alcoólica. Prática de medida de densidade e viscosidade: *Método do piquinômetro (densidade) V=m2-m1/d água

d=m3-m1/V

d água= 0,997m/ml 25°C m1: massa do piquinômetro vazio m2: massa do piquinômetro + agua m3: massa do piquinômetro + etanol V: volume do piquinômetro vazio → V=49.970ml ***Usando o etanol de laboratório (etanol 99,5%) : 7

-DENSIDADE DO ETANOL: m1= 33.868g m2= 88.683g V1= 88.683-33.868/0.997= 54.974ml m2= 88.636g V2= 88.636-33.868/0.997= 54.927ml

média: V= 54.978ml

m2=88.744g V3=88.744-33.868/0.997= 55.035ml m3= 77.123g 77.381g → média: 77.304g 77.410g d= 77.304-33.868/54.978= 0.790g/ml → densidade do etanol laboratório 

VISCOSIDADE DO ETANOL:

*Queda da bola: n1/n2=(ds-d1).t1/(ds-d2).t2 d1: densidade do etanol → d= 0.790g/ml d2: densidade da água → d= 0.997g/ml ds: densidade da bola → d=2.53g/ml n1: viscosidade do etanol n2: viscosidade da água → n2= 0.890x10^-3 N.s/m2 t1: tempo do etanol → t= 2min 17s t= 2min 02s

→ média: t1= 2 min 9s= 129s

t= 2min 10s t2: tempo da água → t=2min 08s t=2min 25s

→ média: t2= 2min 24s= 144s

t=2min 40s n1/0.89x10^-3= (2.53-0.790).129/(2.53-0.997).144 → n1= 0.900x10^-3 N.s/m2 8



TEOR DO ÁLCOOL: 99,5% (Especificado no recipiente do etanol)

***Usando o etanol do posto: 

DENSIDADE DO ETANOL:

V=m2-m1/dágua m1= 33.868g m2= 88.683g

→ V= 54.978ml

dágua= 0.997 m3= 75.090 d=m3-m1/V= 75.090-33.868/54.978= 0.749g/ml → densidade do etanol posto



VISCOSIDADE DO ETANOL:

n1/n2=(ds-d1).t1/(ds-d2).t2 ds= 2.53g/ml d1= 0.749g/ml d2= 0.997g/ml n2= 0.890x10^-3 N.s/m2 t1= 3min 32s 3min 24s → média: t1= 206s 3min 22s t2= 144s n1/0.890x10^-3= (2.53-0.749).206/ (2.53-0.997).144 n1= 1.479x10^-3N.s/m2 

TEOR DE ÁLCOOL: 95% (Resultado obtido atraves do alcoometro) Propriedades do álcool e suas especificações

Considerando que compete à ANP implementar a política nacional do petróleo, gás natural e bi ocombustíveis, com ênfase na garantia do suprimento de derivados de petróleo, gás natural e seus derivados, e de biocombustíveis, em todo o território nacional, e na proteção dos interesses dos con9

sumidores quanto a preço, qualidade e oferta de produtos, bem como especificar a qualidade dos derivados de petróleo, gás natural e seus derivados e dos biocombustíveis; Considerando as disposições previstas no Programa de Controle de Poluição do Ar por veículos Automotores – PROCONVE – que estabelecem o uso obrigatório de combustíveis de referência para os ensaios de consumo e emissões veiculares nos testes para homologação de veículos; os limites de emissões veiculares estipulados pela Resolução CONAMA n° 315 de 29 de outubro de 2002, para homologação dos veículos movidos a álcool e a gasolina contendo álcool, e a Resolução ANP nº 9, de 1º de abril de 2009, que amplia a nomenclatura do álcool etílico combustível para álcool etílico combustível ou etanol combustível. Estabeleceu-se um Regulamento Técnico que aplica-se ao etanol anidro combustível de referência e ao etanol hidratado combustível de referência, nacionais ou importados, destinados à utilização em ensaios de avaliação de consumo de combustível e emissões veiculares para homologação de veículos automotores.

1. Especificações A Tabela III apresenta as especificações do etanol anidro combustível de referência e do etanol hidratado combustível de referência, destinados à utilização como referências nos ensaios de avaliação de consumo de combustível e emissões veiculares para homologação de veículos automotores.

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Tabela – Especificações ANP

CARACTERÍSTICA

UNIDADE

LIMITE Anidro

Hidratado

Aspecto

-

Límpido e Isento de Impurezas

Cor

-

Incolor

Massa específica a 20 ºC

Kg/m3

791,5 máx.

807,6 a 811,0

% volume

99,6 mín.

95,1 a 96,0

% massa

99,3 min

92,6 a 93,8

Teor de etanol, mín. (3)

% volume

98,0

95,1

Teor de água, máx. (3)

% volume

0,4

4,9

-

6a8

6a8

N.s/m²

1,074 .10^-3

1,200 10^-3

Teor alcoólico (2)

Potencial hidrogeniônico (pH) Viscosidade

(1) Fica permitido à ANP acrescentar outros itens e impor novos limites às especificações dispostas na Tabela III, deste Regulamento Técnico, para o caso de álcool etílico combustível ou etanol combustível que for produzido a partir de métodos ou processos distintos ao da rota fermentativa que utiliza o melaço de cana-de-açúcar como matéria-prima. (2) A unidade % massa para o teor alcoólico é equivalente à unidade °INPM (3) Requerido quando o álcool etílico combustível ou etanol combustível for originado de importação ou, em caso de dúvida, quando da possibilidade de contaminação por metanol ou alcoóis superiores.

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ALCÓOL DO POSTO DE GASOLINA (HIDRATADO)

CARACTERÍSTICA

UNIDADE

DADO

MÉTODO

Aspecto

-

Límpido e Isento de Impurezas

Visual

Cor

-

Incolor

Visual

% volume

95

Alcoômetro de Lussac

Teor alcoólico

Densidade

Teor de etanol

Teor de água

Viscosidade

Potencial hidrogeniônico (pH)

g/ml

Picnômetro

% volume

95

Alcoômetro

% volume

5

Alcoômetro

N.s/m²

-

0.900x10^-3

6

Queda da bola

Papel indicador

12

ALCÓOL ETÍLICO ANIDRO (LABORATORIO)

CARACTERÍSTICA

UNIDADE

DADO

MÉTODO

Aspecto

-

Límpido e Isento de Impurezas

Visual

Cor

-

Incolor

Visual

% volume

99,5

Alcoômetro de Lussac

g/ml

0.790

Picnômetro

% volume

99,5

Especificações rotulares

% volume

0,2

Especificações rotulares

Teor alcoólico

Densidade

Teor de etanol

Teor de água

Viscosidade

Potencial hidrogeniônico (pH)

N.s/m²

1.479x10^-3

-

6

Queda da bola

Papel indicador

Considerando que, para a produção do álcool etílico a partir da laranja, e ainda por nos limitarmos aos recursos dos métodos disponíveis na Universidade estabelecemos algumas características não existentes nas especificações da Tabela prevista pela ANP. No entanto, esses dados nos garantem comparar parâmetros entre os álcoois estudados. 13

A hidrólise A hidrólise da celulose presente na laranja produzirá a glicose usada na fermentação. Existem dois tipos de hidrólise: a hidrólise ácida e a enzimática. A primeira utiliza um ácido como catalisador e a segunda utiliza uma enzima. Para o nosso projeto, a opção mais viável seria a hidrólise ácida devido aos materiais a disposição e à dificuldade de armazenar as enzimas corretamente, a fim de mantê-las vivas. Para a hidrólise deve ser considerado a concentração e o tipo de ácido, a temperatura, o tempo e a área de contato entre a solução ácida e o produto a ser hidrolisado: quanto menor for a partícula melhor será para a reação, pois a área de contato entre o ácido e o produto é maior. Quanto maior a temperatura, maior a velocidade de reação, pois há uma maior agitação das moléculas, aumentando o número de colisões efetivas. A concentração do ácido deve ser analisada, pois há a possibilidade da destruição da glicose adquirida, o que não é desejável. O tempo necessário para a efetivação da hidrólise depende de todos os fatores acima citados, e, novamente há de se tomar o cuidado de não excedê-lo em excesso, a fim de não destruir as moléculas de glicose obtidas. Utilizamos acido sulfúrico ( H2SO4), com uma concentração média de 5% em solução aquosa. C6H10O5 + H2SO4 ------> C6H12O6 +SO3O bagaço e a casca das laranjas utilizadas no processo foram triturados e deixados ao sol para secar, a fim de aumentar a área de contato entre o produto e a solução ácida, e, quando misturada com a solução ácida, não diminuir a concentração do ácido na solução. O mosto adquirido formado pelo bagaço de laranja seco e a solução ácida foi aquecido a 65 ºC por aproximadamente 30 minutos. Ao final do processo, se obteve uma mistura pastosa com poucos pedaços de laranja inteiros. Adicionou-se a essa mistura água, e mediu-se o pH que se aproximou de 2,5. Para corrigir o pH a fim de possibilitar a fermentação, adicionou-se a mistura hidróxido de sódio, atingindo o pH de aproximadamente 4,5. O mosto resultante foi transferido para a estufa fermentadora.

14

A fermentação C6H12O6 --> 2C2H5OH + 2CO2 Na fermentação, leveduras transformam o açúcar proveniente da hidrólise da laranja em etanol e gás carbônico. A temperatura, o pH, a disponibilidade de nutrientes e concentração da levedura são alguns itens que afetam o rendimento da fermentação e devem ser ajustados para que a reação seja efetiva. A temperatura ideal para a etapa de fermentação se situa entre 26 ºC e 32 ºC, e o pH deve estar entre 3 e 5 para possibilitar a sobrevivência das leveduras. A respiração é um processo mais eficiente do que a fermentação. Na fermentação alcoólica, há a formação de duas moléculas de ATP. Mas, as leveduras fermentadoras também podem respirar aerobicamente, no caso de haver oxigênio no meio de vida. Com isso, a glicose por eles utilizada é mais profundamente transformada e o saldo em energia é maior, 38 ATP, do que os 2 ATP obtidos na fermentação. Por isso, é necessário diminuir a concentração de O2 na estufa fermentadora, a fim de favorecer a fermentação do mosto. Apesar de não ser necessária a adição de leveduras ao mosto, optamos por fazê-lo, a fim de aumentar a velocidade da reação, usamos então, fermento biológico. As condições para o desenvolvimento dos micro-organismos e produção do etanol foram mantidas, como o pH, a temperatura, e os nutrientes que foram fornecidos pelo bagaço da laranja hidrolisado. A fermentação para quando a glicose acaba, e a partir daí, as leveduras utilizam o álcool produzido como fonte de alimento, portanto, não podemos deixar o mosto fermentando por muito tempo, ou há o risco de perda do álcool produzido. O tempo de fermentação está entre 48 horas. Em, aproximadamente, 44 horas, retiramos o mosto do fermentador e o destilamos a fim de obter o álcool.

A destilação Finalmente, é feita a separação dos componentes presentes no mosto fermentado através da ebulição da mistura. A destilação funciona através dos diferentes pontos de ebulição dos componentes da solução. No nosso caso, o mosto era constituído principalmente por uma solução de água e álcool. A temperatura de ebulição da água é de 100°C e a do álcool é de 78°C. Desse 15

modo, é necessário aquecer a mistura sem ultrapassar 100°C, para que a água contida nela não evapore também. Assim, os vapores obtidos nas temperaturas de ebulição de cada substância são resfriados até a condensação. É necessário frisar que: “A mistura água e álcool apresenta ponto de ebulição variável em função do grau alcoólico. Assim, o ponto de ebulição de uma solução hidro alcoólica é intermediário entre aquele da água e do álcool e será tanto mais próximo deste último quanto maior for o grau alcoólico da solução.” (Embrapa). Ou seja, como nossa solução possuía concentração de água maior que a de álcool, a temperatura de ebulição dessas iria se aproximar dos 100°C. Na prática, a temperatura de ebulição da nossa solução foi de 95°C, obtendo um álcool hidratado. Como não havíamos filtrado o mosto previamente, o resultado da destilação estava contaminado com outros produtos além de água e álcool, como óleo, fazendo-o ter uma aparência turva.

A estufa fermentadora Para que conseguíssemos atingir tais objetivos construímos uma estufa fermentadora que nos permitisse um controle de temperatura, considerando que o processo de fermentação deveria ocorrer entre as temperaturas de 27° e 32°. Ou seja, a temperatura deveria ser controlada através de um sistema programado onde, inicialmente, o mosto deveria ser aquecido para que as leveduras pudessem ter seu metabolismo mantido e não inibido, e ainda que ao passar do tempo e com o aumento metabólico das mesmas o mosto pudesse ser resfriado, com um sistema placa ventoinha, e mantido entre as temperaturas ideais para o sistema. Para isso, utilizou-se uma placa de efeito peltier que tem como princípio que quando uma corrente elétrica passa por uma junção de dois metais diferentes, um lado da junção esfria e o outro lado aquece, ou seja, o calor é transferido de um lado ao outro da junção. O efeito é reversível, isto é, invertendo-se o sentido da corrente elétrica o lado frio e o lado quente também trocam entre si. Assim, juntamente com a programação e o circuito eletrônico o processo foi estabelecido de maneira a ampliar os resultados do estudo. Pensando nesta etapa escolhemos colocar um dissipador de calor de alumínio no interior da cuba, para que o calor fornecido pela placa pudesse ser transmitido de maneira mais rápido para todo o mosto. Ainda seria necessária uma manutenção do movimento do mosto para auxiliar na transferência de calor. Optamos por um motor com baixa velocidade e alto torque. O motor foi 16

acoplado a um eixo de alumínio e que possuía uma “pá”, também de alumínio, rebitada para funcionar como misturador. A estufa fermentadora precisava, além dos aspectos citados anteriormente, ter um número limitado de oxigênio interno, considerando que o metabolismo das leveduras é um processo anaeróbio, e que a presença do mesmo poderia comprometer a fermentação. Para isso colocamos o mosto de maneira a ocupar a maior parte do volume da estufa fermentadora, fazendo com que houvesse pouco espaço para o ar, ou seja, como consequência uma menor concentração de oxigênio. Além disso, a presença de gases no interior da cuba seria um indicador importante para a produção de etanol já que à medida que a fermentação acontece o número de CO 2 aumenta e com isso a pressão também se alteraria. Para que o gás não escapasse colamos uma borracha em todas as suas bordas. Para que pudéssemos avaliar este aumento utilizamos um manômetro em U, e, para sua construção, utilizamos a madeira e uma mangueira de plástico fixado uma a outra e conectadas a um furo na tampa. Durante todo o trabalho realizamos estudos para que houvesse o melhor aproveitamento em termos materiais e ambientais. Portanto escolhemos os materiais envolvidos não só por suas características físicas como resistência a corrosão, como foi o caso da cuba, mas também por uma questão ambiental e de disponibilidade de recursos. Observamos que durante a fabricação utilizamos materiais reciclados, como o dissipador de calor, a madeira do manômetro, o motor, o eixo, e a própria cuba. Portanto este trabalho visou em todo o seu andamento uma harmonia entre a necessidade e o custo-benefício em todas as suas partes, demonstrando uma consciência e respeito ambiental e ético. Abaixo demonstraremos as principais características dos materiais utilizados para o projeto. 

Aços inoxidáveis

Os aços inoxidáveis são ligas de ferro (Fe), carbono (C) e cromo (Cr) com um mínimo de 10,50% de Cr. Outros elementos metálicos também integram estas ligas, mas o Cr é considerado o elemento mais importante porque é o que dá aos aços inoxidáveis uma elevada resistência à corrosão. 

A resistência à corrosão e a passividade 17

De forma geral, todos os metais têm uma grande tendência a reagir em presença do meio ambiente, formando óxidos, hidróxidos e outros compostos químicos. As reações químicas ocorrem quando a variação de energia livre das mesmas é negativa. São feitos estudos há muito tempo com a intenção de se criar ligas mais resistentes a corrosão e, consequentemente diminuir os gastos de revitalização de materiais oxidados. Os aços inoxidáveis não são como Au e Pt, metais nobres que não reagem com o meio ambiente. Os metais que constituem os aços inoxidáveis reagem com bastante facilidade. Um deles, em particular o Cr, possibilita a formação de filmes que protegem essas ligas de ataques subsequentes. Este fenômeno, pelo qual o metal ou a liga deixam de ser corroídos, quando termodinamicamente deveríamos esperar o contrário, é conhecido como passividade. 

A formação de filmes passivos

Os filmes passivos são extraordinariamente finos (nos aços inoxidáveis são filmes de uma espessura aproximada de 30 a 50 angströns, sendo um angström o resultado da divisão de 1 mm por dez milhões). A formação deste filme é favorecida pela presença de meios oxidantes. A passividade não é um fenômeno exclusivo dos aços inoxidáveis. A maioria dos metais forma filmes passivos e, de uma maneira geral, podemos dizer que quanto mais oxidável é um metal, tanto maior é a tendência do mesmo para formar tais filmes. Aparentemente, nos aços inoxidáveis, o filme passivo se forma pela reação entre a água e o metal base, e está constituído por um oxi-hidróxido dos metais Cr e Fe. Duas regiões poderiam ser consideradas dentro deste filme passivo: uma mais próxima ao metal, onde predominam os óxidos, e outra, mais próxima do meio ambiente, onde predominam os hidróxidos. Este filme não seria estático: com a passagem do tempo, existiria uma tendência ao crescimento dos óxidos (não dos hidróxidos) e também um enriquecimento de Cr. O filme passivo dos aços inoxidáveis é muito fino e aderente. Os filmes formados em meios oxidantes (como é o caso do ácido nítrico, frequentemente utilizado em banhos de decapagem) são mais resistentes. Os aços inoxidáveis formam e conservam filmes passivos em uma grande variedade de meios, o que explica a elevada resistência à corrosão destes materiais e a grande quantidade de alternativas que existem para a utilização dos mesmos. Em geral, os aços inoxidáveis apresentam uma boa resistência à corrosão em meios oxidantes (que facilitam a formação e a conservação dos filmes passivos). A resistência destes materiais à corrosão é fraca em meios redutores (que não possibilitam a formação destes filmes ou os 18

destroem). A diferença de comportamento entre um aço inoxidável e outro material, que não tenha a capacidade de formar filmes passivos em um determinado meio, se manifesta com o traçado de curvas “velocidade da corrosão x concentração de oxidante no meio”. 

Os diferentes tipos de aços inoxidáveis

Os aços inoxidáveis são ligas Fe-Cr com um mínimo de 10,50% de Cr. A adição de outros elementos permite formar um extenso conjunto de materiais. Nos aços inoxidáveis, dois elementos se destacam: o cromo, sempre presente, por seu importante papel na resistência à corrosão, e o níquel, por sua contribuição na melhoria das propriedades mecânicas. Mesmo existindo diferentes classificações, destacam-se dois grandes grupos: o A série 400 é a dos aços inoxidáveis ferríticos, aços magnéticos com estrutura cúbica de corpo centrado, basicamente ligas Fe-Cr. o A série 300 é a dos aços inoxidáveis austeníticos, aços não magnéticos com estrutura cúbica de faces centradas, basicamente ligas Fe-Cr-Ni. Em todos os aços inoxidáveis, estão também sempre presentes o carbono e outros elementos que se encontram em todos os aços, como o silício (Si), manganês (Mn), fósforo (P) e enxofre(S). Os aços inoxidáveis da série 400 podem ser divididos em dois grupos: os ferríticos propriamente ditos, que em geral apresentam o cromo mais alto e o carbono mais baixo, e os martensíticos, nos quais predomina um cromo mais baixo e um carbono mais alto (em comparação com os ferríticos). Os martensíticos Nos aços inoxidáveis martensíticos o carbono está em uma determinada concentração que permite a transformação de ferrita em austenita em altas temperaturas. Durante o resfriamento, a austenita se transforma em martensita. A martensita é uma fase rica em carbono, frágil e muito dura. Esses aços são fabricados e vendidos pela indústria siderúrgica no estado recozido, com estrutura ferrítica, baixa dureza e boa ductilidade. Somente depois de um tratamento térmico de têmpera, terão uma estrutura martensítica sendo muito duros e pouco dúcteis. Mas nestas condições (temperados) é que serão resistentes à corrosão. Entre os aços inoxidáveis martensíticos, o mais 19

conhecido é o aço 420, com pouco mais de 12% de Cr e aproximadamente 0,35% de C. No estado recozido, ferrítico, o 420 não possui boa resistência à corrosão atmosférica. Isso se deve à operação de recozimento que é realizada a uma temperatura próxima aos 760°C, temperatura na qual o C e o Cr presentes no aço se combinam para formar carboneto de cromo, Cr23C6, que precipita. Cada molécula de Cr23C6 precipitada possui, em peso, aproximadamente 95% de Cr. Como o aço 420 tem muito carbono e pouco cromo (quando comparado com outros inoxidáveis), praticamente a metade de cromo do aço 420 acaba sendo precipitado e retirado da solução sólida. Nesta condição, o material não resiste à corrosão atmosférica (não existe um mínimo de 10,50% de Cr na solução sólida). Assim, o aço inoxidável 420 (como todos os martensíticos) tem que sofrer a operação da têmpera, que transforma a ferrita em austenita e esta última em martensita durante o resfriamento. Com o temperamento, o carbono forma parte da fase martensítica e não está disponível para ser precipitado como carboneto de cromo. Somente depois de temperados, estes materiais passam a ser resistentes à corrosão. A alta dureza do material temperado (estrutura martensítica) faz com que estes materiais sejam muito utilizados na fabricação de facas. A resistência ao desgaste é muito forte. Outros aços inoxidáveis martensíticos são variantes do aço 420. O aço 410 possui uma quantidade máxima de carbono de 0,15%. Sendo a martensita uma fase rica em carbono, é evidente que este aço, ao ser temperado, atingirá uma dureza menor que a do 420. O aço P498V (designação interna da ArcelorMittal Inox Brasil) ou aço EN 1.4116, com um teor de carbono de aproximadamente 0,47%, com cromo um pouco superior ao do aço 420, com presença de molibdênio e de vanádio (V), apresenta, depois de temperado, durezas maiores que as atingidas com o 420. O molibdênio, como elemento de liga, melhora a resistência à corrosão deste material e o vanádio melhora a tenacidade. Existem também os aços 440 (tipos A, B e C), com teores mais altos de carbono (maior dureza na têmpera) e valores mais elevados de cromo e molibdênio (melhor resistência à corrosão). O aço 420F, fabricado normalmente na forma de produto não plano, é uma variante do 420 na qual o aumento na quantidade de enxofre facilita a usinagem do material.

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Os ferríticos Os aços inoxidáveis ferríticos contêm, em geral, uma quantidade de cromo superior à dos martensíticos. Isso melhora a resistência à corrosão, mas em parte sacrifica outras propriedades, como a resistência ao impacto. O mais popular dos aços ferríticos é o 430. Com cromo superior a 16%, é um material com ótima resistência à corrosão. Sua capacidade de estampagem também é boa, mas estampagens muito profundas não podem ser conseguidas com esse tipo de aço. A maior limitação para a utilização do aço 430 é a soldabilidade do mesmo. As soldas nesse aço são frágeis e de menor resistência à corrosão. A formação parcial da martensita (mesmo com o baixo conteúdo de carbono), a precipitação de carbonitretos de cromo e o crescimento excessivo do tamanho do grão nas regiões soldadas são as principais causas que acarretam o mal desempenho deste material na soldagem. As aplicações do 430 se restringem àquelas que não precisam de soldagem, ou quando as soldas não são consideradas operações de alta responsabilidade. Por exemplo, uma pia de cozinha pode ser soldada com a mesa, mas não se pode construir um tanque para estocar ácido nítrico (mesmo que o 430 resista muito bem a este ácido). Uma solução para este problema de soldabilidade seria fazer o recozimento depois de soldar. Porém, isto aumenta os custos e, muitas vezes, pelas características da estrutura soldada, um recozimento não é possível. 21

Uma alternativa é a de adicionar, como elementos de liga, estabilizadores como o titânio e o nióbio. Os elementos estabilizadores têm uma grande afinidade química com o carbono, formando então carbonetos destes elementos. Ataca-se desta maneira, principalmente, a formação de martensita (fase rica em carbono) e a precipitação de carbonitretos de cromo. O crescimento de grão das regiões soldadas é também, em parte, limitado pela presença de elementos estabilizadores. Entre os aços inoxidáveis ferríticos estabilizados, podemos mencionar o 439 (com aproximadamente 17% de cromo), o 441 (semelhante em cromo ao anterior mas com um excesso de nióbio), o 409 (com 11% de cromo) e o 444 (com 18% de cromo e aproximadamente 2% de molibdênio). Todos eles podem ser soldados pelo fato de serem aços inoxidáveis ferríticos estabilizados. O aço 439 também apresenta um melhor comportamento que o 430 na estampagem e uma melhor resistência à corrosão (devido ao Ti, o enxofre precipita como sulfeto de titânio e não como sulfeto de manganês, inclusões estas últimas que são preferencialmente atacadas na corrosão por pites). O aço 444 possui uma excelente resistência à corrosão graças à presença de 2% de molibdênio na liga. O 441, semelhante ao 439, possui uma melhor resistência à fluência em altas temperaturas devido à maior quantidade de nióbio. O aço 409, com somente 11% de cromo (no limite, portanto, do que é definido como aço inoxidável) é o ferrítico estabilizado mais popular e é muito utilizado no sistema de escapamento de automóveis. Os aços inoxidáveis ferríticos podem também conter alumínio, um estabilizador da ferrita. O aço 405 tem aproximadamente 0,20% de alumínio e é utilizado na fabricação de estruturas que não podem ser recozidas depois da operação de soldagem. A resistência à corrosão (o material tem 12% de cromo) é semelhante à do 409. O aço 434 é um 430 com 1% de molibdênio, para melhorar a resistência à corrosão. O aço 436 é a versão estabilizada do 434. Com 26% de cromo, o aço 446 é um material com boas características para aplicações em altas temperaturas. A fragilidade do material, no entanto, é maior, devido ao alto conteúdo de cromo. No aço 430F, fabricado em algumas empresas siderúrgicas somente como produto não plano, o conteúdo mais alto de enxofre melhora a usinagem do mesmo.

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Os austeníticos A adição de níquel como elemento de liga, em determinadas quantidades, permite transformar a estrutura ferrítica em austenítica e isso tem como consequência uma grande mudança em muitas propriedades. Os aços inoxidáveis austeníticos, dos quais o 304 (18%Cr-8%Ni) é o mais popular, têm excelente resistência à corrosão, excelente ductilidade (existe aqui uma grande mudança nas propriedades mecânicas se os comparamos com os ferríticos) e excelente soldabilidade. Os inoxidáveis austeníticos são utilizados em aplicações em temperatura ambiente, em altas temperaturas (até 1.150º C) e em baixíssimas temperaturas (condições criogênicas), uma série de alternativas que dificilmente são conseguidas com outros materiais. O aço 304 é um material com grandes possibilidades em suas aplicações, a tal ponto que podemos encontrá-lo em nossas casas (em um garfo ou em uma panela, por exemplo) e também na indústria, em aplicações de grande responsabilidade. Um dos problemas enfrentados pelo 304 (e o mesmo ocorre com outros aços inoxidáveis) é o da ação corrosiva provocada pelo ânion cloreto, Cl(-). Dependendo da concentração de cloretos no meio, da temperatura e do pH, propicia-se a 23

corrosão. A quantidade máxima de carbono nos aços 304, 316 e 317 é de 0,08%. Quando esses materiais são submetidos a temperaturas entre 425 e 850 C, o carbono e o cromo se combinam e se precipitam como carboneto de cromo (Cr23C6). Aumentos significativos de cromo e níquel, como no aço 310 (25%Cr-20%Ni), aumentam consideravelmente a resistência à oxidação em altas temperaturas porque a temperatura de descamação passa a ser maior. Trabalhando em contato com o ar, o 304 é recomendado em serviços contínuos até temperaturas de 925 ºC porque, para temperaturas maiores, os óxidos formados começam a se desprender provocando novas oxidações do material ficando sem uma barreira de óxidos que o defenda. O aço 304 é um material com excelente ductilidade. Em alguns casos de estampagem muito profunda, um aumento no níquel permite melhorar ainda mais esta característica. Mesmo que os aços austeníticos não sejam magnéticos, depois de um processo de estampagem, ou em uma conformação a frio, como na laminação, nas partes que sofreram maior deformação, pode ser observado certo caráter magnético. Também utilizados em aplicações estruturais, os aços da série 200 são o resultado de uma substituição parcial de níquel por manganês. A resistência à corrosão destas ligas (Fe-Cr-Ni-Mn) é inferior a dos aços equivalentes da série 300. 

Os aços inoxidáveis e os meios ácidos

Nos meios ácidos, existe uma diferença fundamental no comportamento dos aços inoxidáveis. Por um lado, os meios ácidos oxidantes ajudam a formar (ou a conservar) o filme passivo, como é o caso dos ácidos nítrico e fosfórico, este último com algumas limitações que dependem da concentração e da temperatura. Por outro lado, os meios ácidos redutores não permitem a formação do mesmo (ou o destroem). Em ácido sulfúrico, um ácido bastante redutor, aços inoxidáveis como o 304 e o 316 resistem somente em soluções muito diluídas ou muito concentradas e em baixas temperaturas. 

As propriedades mecânicas dos aços inoxidáveis e a resistência à oxidação em altas temperaturas

Tanto os aços-carbono como os aços inoxidáveis sofrem uma diminuição nos valores de suas propriedades mecânicas quando trabalham em altas temperaturas. Esta é, na realidade, uma 24

característica dos metais e das diversas ligas metálicas. Nos aços comuns, a perda nas propriedades mecânicas é mais significativa que nos aços inoxidáveis austeníticos o que explica a preferência na escolha destes materiais para aplicações em altas temperaturas. 

O cobre

O cobre, em sua forma metálica, apresenta alta durabilidade, boa resistência à corrosão, boa maleabilidade e ductilidade. A principal razão para utilizar o cobre em sistemas elétricos é sua excelente condutividade elétrica. O cobre apresenta a resistência elétrica mais baixa entre todos os metais não-preciosos. 

O alumínio

Por ser leve, relativamente resistente e bom condutor de calor e eletricidade, é muito utilizado na produção de eletroeletrônicos (computadores, aparelhos de áudio e vídeo) entre outros produtos. E por essa característica foi utilizado em nosso fermentador como condutor de calor da placa para o mosto. Sempre que há uma diferença de temperatura no interior de um sistema ou quando há contato de dois sistemas com temperaturas diferentes há um processo de transferência de energia. O processo através do qual a energia é transferida é conhecido como transferência de calor. Observamos que há o processo de condução, que é a transferência de energia através de uma substância, sólida ou fluida, como resultado da presença de um gradiente de temperatura dentro da substância. No estado atual do conhecimento atribui-se a condução a três fenômenos; interação molecular deslocamento de elétrons livres; e radiação intermolecular. Convém observar que no interior de uma substância o calor pode fluir em várias direções. Se for adotado um sistema de coordenadas cartesianas, o calor pode fluir em três direções e poderia, em princípio, ter um valor de condutibilidade térmica para cada direção. Se a condutibilidade térmica for igual em todas as direções a substância é dita isotrópica. Por possuir grande afinidade com oxigênio (já que é um metal não-nobre) não é encontrado puro na natureza, mas na forma de óxidos e silicatos. Sua trivalência positiva faz com que seja altamente oxidável, logo, sua aparência visual é de cinza fosco; para que sua verdadeira aparência brilhante seja vista, é necessário um polimento ou atrito com outro metal mais duro. Fato demonstrado no nosso fermentador, com a observação de grande formação de oxidação 25

nas partes de alumio do mesmo. 

O plástico

No início do século XX foram desenvolvidos novos tipos de materiais denominados plásticos, que aos poucos foram cada vez mais utilizados na fabricação dos mais variados objetos. Sua versatilidade é tamanha que, desde então, eles vêm provocando mudanças no consumo, e em consequência, no estilo de vida das pessoas. Um dos aspectos decisivos, responsáveis pela grande disseminação no uso do plástico, é o econômico, pois é possível confeccionar os mais diferentes artigos e objetos de plástico com custo reduzido, portanto mais acessíveis à população.

Os polímeros (a palavra tem origem grega: poli (muitas) e mero (partes)), são moléculas muito grandes formadas pela conexão de muitas moléculas menores, denominadas monômeros. Estas moléculas, formadas por milhares ou até mesmo milhões de átomos, são denominadas de macromoléculas. Abaixo estão representadas a molécula do monômero estireno e a macromolécula do polímero poliestireno:

26



Polimerizações: as reações que levam à formação dos plásticos As reações que levam à formação dos plásticos são chamadas polimerizações. Uma

polimerização é uma transformação química na qual moléculas pequenas, denominadas monômeros, juntam-se para formar moléculas gigantes, as macromoléculas. Para que uma reação de polimerização aconteça é necessário que os compostos de partida, isto é, os monômeros, possuam no mínimo funcionalidade igual a dois. 

As propriedades dos polímeros

As propriedades especiais tão peculiares aos polímeros são consequência principalmente de sua alta massa molecular. Quanto maiores às macromoléculas, melhores suas propriedades mecânicas. Polímeros de interesse comercial apresentam geralmente massas moleculares médias superiores a 10.000. Os polímeros, como vimos, são constituídos de moléculas formadas pelo encadeamento de milhares ou milhões de átomos. Por serem muito longas, estas cadeias se entrelaçam formando um emaranhado que interage fortemente. Esta é uma das razões da grande resistência mecânica dos polímeros, o que possibilita que sejam utilizados na confecção de muitos objetos, tais como móveis, peças automotivas e peças para construção civil. Se as cadeias de macromoléculas estiverem não apenas entrelaçadas, mas unidas através de ligações químicas, as chamadas ligações cruzadas, a resistência mecânica é aumentada, permitindo a confecção de peças e objetos bastante resistentes. Estes polímeros conseguem suportar condições relativamente drásticas de uso, como choques, atritos ou tração. Outras vantagens da presença de muitas ligações cruzadas entre as cadeias de macromoléculas são a estabilidade e resistência térmica. São propriedades como resistência mecânica, resistência térmica, estabilidade 27

frente a substâncias químicas, resistência elétrica, permeabilidade a gases, etc. que determinarão como o polímero vai ser utilizado. De acordo com seu comportamento mecânico, os polímeros podem ser classificados como elastômeros, fibras, plásticos rígidos ou plásticos flexíveis. É possível obter polímeros com propriedades e características tecnológicas preestabelecidas através do controle sistemático das reações de polimerização. Fatores como condições de reação (temperatura, pressão, catalisadores etc.), introdução de substâncias capazes de promover reticulações e/ou copolimerizações, são determinantes. Uma prática bastante comum na indústria de polímeros é a adição de substâncias denominadas aditivos, que conferem propriedades especiais à resina polimérica. As fibras são matérias termoplásticas que possuem cadeias poliméricas posicionadas paralelamente em sentido longitudinal. Elas apresentam alta resistência à deformação, mas podem sofrer alongamentos. São comumente utilizadas na confecção de roupas. Ex.: raiom, nylon, viscose, acetato de celulose etc. Denomina-se elastômero um polímero que pode sofrer alongamentos reversíveis muito grandes. São utilizados, por exemplo, na confecção de pneus, sola de sapatos etc. A borracha natural apresenta propriedades elásticas e é um elastômero. Ela é obtida a partir do látex extraído da planta chamada seringueira, a Hevea brasiliensis. O processo de vulcanização da borracha por aquecimento com enxofre, proposto por Charles Goodyear 25 Plásticos: características, usos, produção e impactos ambientais em 1839, conferiu à borracha propriedades tais como resistência mecânica e térmica, expandindo o seu uso em todo o mundo. 

Aditivos: modificando as características de um plástico

Os plásticos são leves se comparados com a madeira, metais e cerâmicas. A utilização de peças de plástico tornou os automóveis e aviões muito mais leves, portanto, mais econômicos. Além disso, os plásticos são facilmente processáveis a temperaturas baixas se comparadas com a temperatura de processamento de outros materiais tais como o aço e o alumínio. Portanto, o consumo de energia é relativamente baixo, o que se reflete no custo de fabricação.

28



A madeira

A madeira é constituída principalmente por dois tipos de compostos: os componentes estruturais e os componentes não estruturais. Nos componentes estruturais incluem-se a celulose, a hemicelulose e a lenhina, que são macromoléculas responsáveis pelas propriedades mecânicas da madeira. A composição química da madeira oscila percentualmente entre 40 a 50 de celulose, 20 a 30 de hemicelulose e 20 a 35 de lenhina. Quanto aos componentes não estruturais, são constituídos por substâncias com massa molecular baixa ou média, do tipo orgânico ou inorgânico, vulgarmente denominados por extrativos e cinzas. Quimicamente a madeira pode conter extrativos numa percentagem que varia entre 0 e 10. 

Propriedades físicas da madeira

Higrospicidade – Capacidade da madeira para absorver humidade da atmosfera envolvente (entumecimento) e de perdê-la por evaporação (retração). Flexibilidade - Capacidade da madeira para flectir por ação de forças exercidas sobre si, sem quebrar. Durabilidade – Propriedade que mede a resistência temporal da madeira aos agentes prejudiciais, sem putrificar. 

Propriedades mecânicas da madeira

Resistência à compressão – Resistência da madeira a forças que tendem a encurtar o seu 29

comprimento Resistência à tração - Resistência da madeira a forças com tendência a estender o seu comprimento. Resistência à flexão – Resistência da madeira a forças ao longo do seu comprimento. Dureza – Resistência oferecida pela madeira a forças de penetração. 

O Efeito Peltier

O físico francês Jean Charles Athanase Peltier observou em 1834 que, quando uma corrente elétrica passa por uma junção de dois metais diferentes, um lado da junção esfria e o outro lado aquece, ou seja, o calor é transferido de um lado ao outro da junção. O efeito é reversível, isto é, invertendo-se o sentido da corrente elétrica o lado frio e o lado quente também trocam entre si. As pastilhas termoelétricas funcionam através do Efeito Peltier. Um dos lados tem facilidade de receber elétrons enquanto o outro lado tem facilidade em doar elétrons. Ao se aplicar a corrente elétrica, os elétrons migram de um material para o outro, permitindo o fluxo de calor. Assim, uma das superfícies resfria-se enquanto a outra aquece, sendo esse calor dissipado para o ambiente através de um sistema conveniente. Escolhemos as pastilhas termoelétricas pela possibilidade delas esquentarem e resfriarem o ambiente. Para que isso ocorra, é preciso inverter a corrente que passa pela pastilha, desse modo, o lado que esquentava passara a esfriar. A pastilha escolhida tem dimensão de 30x30mm, com consumo máximo de 60 W. 

Sensor de Temperatura

Para controlar a temperatura dentro da estufa, é necessário usar um sensor de temperatura. Esse sensor é responsável por informar a que temperatura esta a estufa, e a partir daí, faremos uma programação afim de controlar quando a placa peltier irá resfriar, esquentar, ou ficar inativa. Desse modo, manteremos a estufa em uma faixa de 26 a 32 graus célsius. 

Manômetro

O manômetro é um instrumento usado para medir as variações de pressão entre fluidos. O dispositivo em forma de U é utilizado para medir a diferença de pressão entre gases através da variação da altura da coluna de líquido, que inicialmente se encontra igual nos dois lados do 30

Manômetro em U. O manômetro em U com um ramos aberto (abaixo imagem) é o aparato mais sensível para medir a diferença de pressão entre os fluídos. Nesse caso, o lado aberto tem uma pressão sendo feita igual à pressão atmosférica do local, normalmente 1 atm em condições normais. E o outro lado estará sobre a pressão do fluido que desejamos medir.

P0= Pressão atmosférica P= Pressão do fluido (gás) ρ = Densidade do liquido manométrico Nesse caso, podemos dizer que P= P0+ ρgh , achando a pressão absoluta do gás. Nos testes, o nosso manômetro em U com um ramo aberto se mostro extremamente sensível, expelindo o líquido nas menores variações de pressão. Desse modo, optamos por fechar a ramificação antes aberta.

31

Desse modo, devemos considerar a variação da pressão em B também, pois o ar presente nesse será comprimido a medida que o líquido subir, aumentando a pressão exercida por B. Nossa solução foi calibrar o manômetro através de uma prática com o gás CO 2, afinal, sabemos que o gás que irá ser produzido durante a fermentação é exatamente o CO 2. Utilizamos a reação entre o bicarbonato de sódio e o vinagre para a obtenção do gás: NaHCO3 + CH3COOH → CH3COONa + H2O + CO2 Na CNTP, 1 mol de gás ideal ocupa 22,4 l Consideramos o fato do volume depender da temperatura:

V1= volume gás ideal CNTP V2= Volume CO2

T1= Temperatura CNTP T2= Temperatura CO2

22,4 / 273 = V2 / T2 V2= T2 x 0,08205 litros

-->

Para 1 mol de CO2

Devemos considerar a variação da quantidade de mols de CO 2: Relação entre volume e quantidade de mols: 32

1 mol ---- T2 x 0,08205 x mol ----- volume

V= (T2 x 0,08205) x mol CO2

Sabemos que 1 mol de NaHCO3 libera 1 mol de CO2. Massa de NaHCO3 --> 84g/mol 1 mol NaHCO3 --> 84g x mol CO2 ---------> x gramas

xmol CO2 = gramas / 84 Por exemplo, se utilizamos 10 gramas de Bicarbonato para realizar a reação, produziremos aproximadamente 0,119 mols de CO2. Utilizando a equação PV = nRT, podemos descobrir a pressão obtida na reação, viabilizando a calibração do manômetro. P= pressão do gás V= volume do gás n = número de mols do gás R= constante T= temperatura do gás em Kelvin PV= nRT P = (nRT) / V P= (nRT) / (mol x T x 0,08205) Exemplo: Se utilizamos 1 gramas de bicarbonato de sódio para a reação, em uma temperatura ambiente de 25 graus célsius, a pressão realizada será de: 33

Mol de CO2 = 1 / 84 –> Mol de CO2 = 0,0119 P = (8,314 x 298 x 0,0119) / (0,0119 x 298 x 0,08205) P = 29,48 / 0,2909

-->

P= 101,35 KPa

, que é aproximadamente 1 atm.

Assim, sabemos que em uma temperatura de 25 °C, 1 grama de bicarbonato de sódio produz uma pressão de aproximadamente 1 atm. Desse modo, calibramos nosso manômetro de 0,25 em 0,25 atm.

Dilatação Como haverá um aumento de temperatura no fermentador, é necessário checar a dilatação do metal do fermentador e do mosto dentro desse será viável, para evitar que ocorra o risco de transbordamento, então, o volume do metal dilatado deve ser maior que o volume do líquido dilatado.



Variação do volume do fermentador:

Volume Inicial do Metal: 6 litros = 0,006 m3 y= 3 x coeficiente de dilatação linear y aço inox = 11 x 10-6 x C-1 Variação da temperatura = 7 graus  25 graus célsius ate 32 graus célsius. ΔV = 0,006 x 3 x 11 x 10-6 x 7 ΔV = 1,386 x 10-6 metros cúbicos Então o volume do fermentador passou de 6 L para 6,000001386 litros. 

Variação do volume do mosto:

O mosto é constituído em sua maioria por água, então consideramos o coeficiente de dilatação da água. Volume inicial: 5 litros 34

y = 1,3 . 10-4 1/°C Variação temperatura: 7 °C ΔV= 0,005 x 1,3 . 10-4 x 7 ΔV= 4,55 x 10^(-6) metros cúbicos Então o volume do mosto passou de 5 l para 500000455 Volume aço - Volume Mosto 6,000001386 - 5,00000455 = 0,999996836 litros A dilatação de ambos foi muito baixa, então podemos desconsiderá-la, já que essa não representa perigo de acontecer algum transbordamento. 

Calor perdido para o ambiente

É necessário frisar que a estufa fermentadora não é um sistema perfeito, ou seja, haverá perda de calor para o ambiente. Desse modo, vamos calcular esse calor perdido pela estufa, a fim de criar uma solução para que possamos diminuir essa perda, favorecendo o processo de fermentação. Para isso, vamos utilizar a fórmula ΔU= Q- W: Δ U = Variação de energia interna Q = Quantidade de calor recebido/cedido W = o trabalho realizado pelo sistema ou que é realizado sobre o mesmo. Com essa fórmula, pretendemos descobrir o tempo necessário para que haja uma variação de 7ºC na estufa (pois consideramos a temperatura inicial de 25ºC e a final de 32ºC) caso o sistema fosse perfeito. Achando esse tempo, iriamos fazer um teste em nossa estufa para descobrir quanto tempo ela realmente levou para variar 7ºC, achando o calor perdido, que será representado como Θ na equação, lembrando que seu sinal será negativo, pois ele está retirando calor do sistema, assim como ele dependerá do tempo, pois quanto maior o tempo, maior o calor perdido. Para que seja possível realizar estes cálculos, vamos considerar ΔU= P1 . t P1 = potência da placa de peltier (que fornece calor ao fermentador) em Watts t= tempo (s) P1 = 60W Assim como: W= P2 . t 35

P2 = potência do motor que movimenta o misturador da solução em Watts t= tempo (s) P2 = 0,5 CV –> (1 CV = 746 W ) então, P2= 373W E também: Q = m.c.ΔT m = massa da solução (kg) c = calor específico da solução (J/kg°C) ΔT = variação da temperatura da solução (°C) Se solução é a água: m= 4 litros=4000ml = 4000g = 4 kg c = 4180 (J/kg°C) ΔT = 7 Substituindo essas considerações na equação original ΔU= Q- W, obtemos: P1. t + P2.t = m.c.ΔT ---→ equação para o sistema perfeito (sem perda de calor) P1. t + P2.t – Θ.t = m.c.ΔT ---→ equação para o sistema real (com perda de calor)

Resolvendo a equação do sistema perfeito (utilizando como solução a água) P1. t + P2.t = m.c.ΔT → t (P1+ P2) = m.c.ΔT t (60 + 373 ) = 4 . 4180 . 7 t (433) = 117040 t = 270,3 s = 4,5 minutos Quando fomos realizar o teste na estufa fermentadora, descobrimos que a placa de peltier parou de funcionar, ou seja, não fornecia calor como deveria. Desse modo, não foi possível calcular o calor perdido pela estufa. É necessário também considerar que o calor especifico da solução irá mudar, pois a composição dessa irá mudar, afinal há a produção de etanol. Assim, calculamos os valores do calor especifico a medida que o tempo passava. Utilizamos um calorímetro para realizar os testes,sempre calculando o calor específico da água antes, para corrigir possíveis erros do equipamento através de uma regra de três, pois sabemos que o calor especifico da água é 1. 36

Sabemos que a função do calor específico é linear. Para diminuir os erros dessa reta, utilizamos o método de mínimos quadrados através de álgebra e calculo. Álgebra: Através de teoremas sabe-se que Ax = b é consistente se, somente se, b pertence ao espaço coluna de A. sistemas inconsistentes aparecem em muitas situações e precisamos saber como tratá-los. Nossa abordagem é mudar o problema, de modo que a equação Ax= b não precise ser satisfeita. E vez disso, procuramos um vetor x em R^n tal que Ax esteja o mais próximo possível de b. Se W é o espaço coluna de A, então temos um teorema que mostra que o vetor em W mais próximo de b é projwb em termos de equação matricial temos: A^t (Ax-b) =0 ou A^t Ax = A^t b. Para ajustar a reta por mínimos quadrados, como o problema de analise de dados esta presente em muitas atividades, medimos o valor de y para um dado valor de x e depois representamos os pontos (x,y) no plano. Do gráfico resultante, tentamos obter a relação entre as variáveis que pode ser utilizada para prever novos valores, tanto de x como de y. Calculo: Admitimos conhecer dados relativos a n pontos (x,y), e que nossa meta seja encontrar uma função y=f(x) que se ajuste razoavelmente bem a esses dados. O primeiro passo consiste em definir o tipo de função a ser empregado. O passo seguinte é calcular a soma dos quadrados das distancias verticais dos pontos a curva. Quanto mais próxima a curva estiver dos pontos, menor sera essa soma. Essa soma depende dos coeficientes que definem a função. O objetivo reside em determinar os valores dos coeficientes capazes de minimizar a função. Para isso igualamos a zero as derivadas parciais, resolvemos o sistema e encontramos os coeficientes para a função correspondente.

X = Tempo (s)

Y= ΔT (°C)

Terça Feira (03/11): 12:00 (Álgebra) 1.Água (0,0); (92,2); (145,4); (203,6); (260,8); (311,10) - b=0 - 92a+b=2 - 145a+b=4

- 203a+b=6 - 260a+b=8 - 311a+b=10

37

A 0 92 145 203 260 311

. 1 1 1 1 1 1

x

b

0 2 4 6 8 10

a b

A . aT 235019 1011

=

.

1011 6

0 1

x

a b

235019a + 1011b = 7172 1011a + 6b = 30

--->

= =

92 1

145 1

aT 203 1

260 1

311 1

b . aT

7172 30

-->

b= (30/6) - ( 1011/6)a

235019a + 1011 (30/6 – 1011a/6) = 7172 235019a + 5055 – 170353,5a = 7172 64665,5a = 2117 a= y=

a=

2117 64665,5

b= 200322 387993

2117 x 64665,5

+

200322 387993

VI (100c+20)

0,0327

=

11,28 . 1,63 (100c+20)

211700c + 42340 = 1188965,75 211700c = 1146625,75 c = 5,416 cal/g°C 38

•

Mosto

(0,0); (47,2); (77,4); (170,6); (210,8); (260,10) - b=0 - 47a+b=2 - 77a+b=4

A 0 47 77 170 210 260

- 170a+b=6 - 210a+b=8 - 260a+b=10

. 1 1 1 1 1 1

x

=

--->

0 2 4 6 8 10

a b

A . aT 148738 764

b

.

764 6

0 1

x

a b

= =

148738a + 764b = 5702 764a + 6b = 30

47 1

aT 77 1

170 1

210 1

260 1

b . aT

5702 30

-->

b= (30/6) - ( 764/6)a

148738 + 764(30/6 – 764a/6) = 5702 148738a +3820 – 291848a/3 = 5702 154366a/3 = 1882 a=

2823 77183

y=

2823 77183

a=

VI (102c+20)

2823 77183

b= x

=

+

158718 463098

158718 463098

11,27 . 1,9 (102c+20) 39

287946c + 56460 = 1652719,58 287946c = 1596259,58 c = 5,543 cal/g°C

Regra de três para correção de valores: 5,416 -------- 1 5,543 -------- x

-->

x = calor específico do mosto

x= 1,03 cal/g°C

•Terça Feira (03/11): 16:40 (Álgebra)

1.Água (0,0); (36,2); (68,4); (112,6); (152,8); (198,10) - b=0 - 36a+b=2 - 68a+b=4

- 112a+b=6 - 152a+b=8 - 198a+b=10

40

A 0 36 68 112 152 198

. 1 1 1 1 1 1

x

=

b 0 2 4 6 8 10

a b

A . aT 80772 566

--->

.

566 6

0 1

x

=

a b

36 1

aT 68 1

112 1

152 1

198 1

b . aT

4212 30

80722a + 566b = 4212 566a + 6b = 30

-->

b= (30/6) - ( 566/6)a

80722a + 566(30/6 – 566a/6) = 4212 80722a +2830 – 160178a/3 = 4212 82138a/3 = 1382 a=

2073 41069

y=

2073 41069

a=

b= x

+

9792 41069

9792 41069

VI (100c+20)

2073 41069

=

11,64 . 1,69 (100c+20) 207300c+ 41460 = 807892,94 207300c = 766432,94 c= 3,7 cal/g°C

41

2. Mosto (0,0); (98,2); (140,4); (190,6); (235,8); (270,10) - b=0 - 98a+b=2 - 140a+b=4

A 0 98 140 190 235 270

- 190a+b=6 - 235a+b=8 - 270a+b=10

.

x

1 1 1 1 1 1

=

--->

0 2 4 6 8 10

a b

A . aT 193429 933

b

.

933 6

0 1

x

=

a b

98 1

aT 140 1

190 1

235 1

270 1

b . aT

6476 30

193429a + 933b = 6476 933a + 6b = 30

-->

b= 5 - ( 311/2)a

193429a + 933 (5 - ( 311/2)a )= 6476 193429a + 4665 – 290163a/2 = 6476 96695a/2 = 1811 a=

3622 96695

y=

3622 96695

a=

b= x

-

- 239238 290085

239238 290085

VI (102c+20)

3622 96695

=

11,65 . 1,91 (102c + 20) 42

369444c + 72440 = 2151608,8 369444c = 2079168,8 c = 5,6278 cal/g°C

Regra de três para correção: 3,7 ------- 1 5,63 ------- x x = 1,52 cal/g°C

•

Terça feira(03/11) 20:30 (Calculo)

1. *ÁGUA

ΔT(°C) 0 T(s)

0

2

4

6

8

39

102

137

160

10 200 43

d²=(x2-x1)²+(y2-y1)²

eq da reta: y=ax+b

d1²=(0-0)²+(b-0)²

d2²=(39-39)²+(39a+b-2)²

d3²=(102-102)²+(102a+b-4)²

d4²=(137-137)²+(137a+b-6)²

d5²=(160-160)²+(160a+b-8)²

d6²=(200-200)²+(200a+b-10)²

S= soma das distâncias ao quadrado S= b²+(39a+b-2)²+(102a+b-4)²+(137a+b-6)²+(160a+b-8)²+(200a+b-10)² dS/da= 2(39a+b-2).39+2(102a+b-4).102+2(137a+b-6).137+2(160a+b-8).160+2(200a+b-10).200 dS/da=192588a+1276b-9176 dS/db=2b+2(39a+b-2)+2(102a+b-4)+2(137a+b-6)+2(160a+b-8)+2(200a+b-10) dS/db=1276a+12b-60 192588a+1276b=9176 1276a+12b=60

192 588 27961276

56910.92 106.33

1

0

106.33

1

1276 12

9176 60

0 2796 1 5

/12 →

a=2796/56910.92

1276 1

9176 5

+ x(-1276) →

→

2796/56910.92 5

192588 106.33

1 →

0

0 1

2796/56910.92 -0.2239

b= -0,224

a=I.V/(m.c+C) -> 2796/56910.92= 1,92x11,86/(100c+20) 4,9129411c + 0,982588227 = 22,7712 c= 4,43 cal/g°C

44

*Solução: ΔT(°C) 0

2

t(s)

73 110 155 192 230

0

4

6

8

10

d1²=(0-0)²+(b-0)²

d2²=(73-73)²+(73a+b-2)²

d3²=(110-110)²+(110a+b-4)²

d4²=(155-155)²+(155a+b-6)²

d5²=(192-192)+(192a+b-8)²

d6²=(230-230)²+(230a+b-10)²

S=b²+(73a+b-2)²+(110a+b-4)²+(155a+b-6)²+(192a+b-8)²+(230a+b-10)² dS/da=2(73a+b-2).73+2(110a+b-4).110+2(155a+b-6).155+2(192a+b-8).192+2(230a+b-10).230 dS/da= 262436a+1520b-10704 dS/db=2b+2(73a+b-2)+2(110a+b-4)+2(155a+b-6)+2(192a+b-8)+2(230a+b-10) dS/db= 1520a+12b-60 262436a+1520b=10704 1520a+12b=60

262436

1520

10704

1520

12

60

/12 ->

262436

1520

10704

126,66

1

5

+ x(-1520)

-> 45

69912,8

0

126,66

1

3104 /69912,8 5

1

0

3104/69912,8

0

1

-0,623471

1 ->

->

126,66

0

3104/69912,8 x(-126,66)

1

5

+

a=3104/69912,8

a=I.V/(m.c+C) -> 3104/69912,8= 1,92x11,86/(102c+20) 4,528612786c + 0,887963291 = 22,7712 c=4,83cal/g°C

Regra de três para correção de valores: 4,43 -------- 1 4,83 -------- x

-->

x = calor específico do mosto

x= 1,09 cal/g°C

46

Quarta feira(04/11) 08:30 (Calculo) *Água: ΔT(°C) 0 t(s)

2

0

4

36

6

80 120

8

10

158

194

S=b²+(36a+b-2)²+(80a+b-4)²+(120a+b-6)²+(158a+b-8)²+(194a+b-10)² dS/da= 2(36a+b-2).36+2(80a+b-4).80+2(120a+b-6).120+2(158a+b-8).158+2(194a+b-10).194 dS/da= 94120a+1176b-4752 dS/db= 2b+2(36a+b-2)+2(80a+b-4)+2(120a+b-6)+2(158a+b-8)+2(194a+b-10) dS/db= 1176a+12b-60 94120a+1176b= 4752 1176a+12b= 60

94120 1176

1176 4752 12

1

0

98

1

60

94120 /12 ->

1128/21128

a=1128/21128

5

->

98

4752

1

x(-98) +

1176

->

5

+ x(-1176)

1

0

1128/21128

0

1

-0,232109

-21128 ->

98

0 1

-1128 5

1128/21128= 1,7x11,9/(102c+20)

c= 3,51 cal/g°C

47

*Solução: ΔT(°C)

0

2

4

6

8

10

t(s)

0

50

92

122

163

202

S= b²+(50a+b-2)²+(92a+b-4)²+(122a+b-6)²+(163a+b-8)²+(202a+b-10)² dS/da= 2(50a+b-2).50+2(92a+b-4).92+2(122a+b-6).122+2(163a+b-8).163+2(202a+b-10).202 dS/da= 81608a+1258b-4040 dS/db= 2b+2(50a+b-2)+2(92a+b-4)+2(122a+b-6)+2(163a+b-8)+2(202a+b-10) dS/db= 1258a+12b-60 81608a+1258b= 4040 1258a+12b= 60

81608

1258

4040

1258

12

60

1

0

104,83

1

/12 ->

81608

1258

4040

104,83

1

5

2250/50268,14

a=2250/50268,14 ->

5

1 ->

0

0 1

+ x(-1258) ->

-50268,14 0 104,83

1

-2250 5

2250/50268,14 0,307814

2250/50268,14= 1,94x12/(102c+20)

c= 4,90 cal/g°C

Regra de três para correção de valores: 3,51 ----- 1 4,90 ----- x x= 1,39 cal/g°C

48

Quarta feira (04/11) às 16:30hrs. (Calculo) 

Água: levando em consideração que é uma função linear, usamos como base a equação y=ax+b.

X(t em seg)

0

35

75

120

167

206

Y(T em °C)

0

2

4

6

8

10

Distância entre pontos

Derivadas parciais

Escalonamento

49

a=I.V/(m.c+C) -> 0,047= 1,66x11,59/(100c+20) 4,7c + 0,94 = 19,239

→

c= 3,893 cal/g°C

        

Solução: levando em consideração que é uma função linear, usamos como base a equação y=ax+b. X(t em seg)

0

70

129

176

218

251

Y(T em °C)

0

2

4

6

8

10

Distância entre os pontos

50

Derivadas parciais

Escalonamento

a=I.V/(m.c+C) -> 0,039= 1,87x11,54/(102c+20) 3,978c + 0,78 = 21,579 c = 5,228 cal/g°C

Regra de três para correção de valores: 3,893 -------- 1

-->

x = calor específico do mosto

5,228 -------- x x= 1,34 cal/g°C

51

Quarta feira (04/11) às 20:30hrs. (Calculo) 

Água: levando em consideração que é uma função linear, usamos como base a equação y=ax+b.

X(t em seg)

0

36

72

115

157

200

Y(T em ºC)

0

2

4

6

8

10

Distâncias entre os pontos

Derivadas parciais

52

Escalonamento

a=I.V/(m.c+C) -> 0,0495= 1,68x11,82/(100c+20) 4,95c + 0,99 = 19,857 c= 3,811 cal/g°C





Solução: levando em consideração que é uma função linear, usamos como base a equação y=ax+b.

53

X(t em seg)

0

35

125

177

217

260

Y(T em ºC)

0

2

4

6

8

10

Distâncias entre os pontos

Derivadas parciais

Escalonamento

a=I.V/(m.c+C) -> 0,036= 1,91x11,81/(102c+20) 3,672c + 0,72 = 22,557 c = 5,946 cal/g°C

Regra de três para correção de valores: 54

3,811 -------- 1 5,946 -------- x

--> x = calor específico do mosto x= 1,56 cal/g°C

•Quinta Feira (05/11): 08:30 (Álgebra)

1.Água (0,0); (32,2); (73,4); (125,6); (170,8); (214,10) - b=0 - 32a+b=2 - 73a+b=4 A 0 32 73 125 170 214

- 125a+b=6 - 170a+b=8 - 214a+b=10 .

1 1 1 1 1 1 A . aT

x

=

b

--->

0 2 4 6 8 10

a b

.

x

0 1

=

32 1

aT 73 1

125 1

170 1

214 1

b . aT 55

96674 614

614 6

a b

96674a + 614b = 4606 614a + 6b = 30

=

4606 30

-->

b= 5 - ( 307a/3)

96674a + 614 (5 - ( 307a/3)) = 4606 96674a + 3070 – 188498a/3 = 4606 33841,333a = 1536 a= 0,0454

b= 0,354

y= 0,0454x + 0,354

a=

IV (100c+20)

0,0454

=

11,28 . 1,63 (100c+20)

4,54c + 0,908 = 18,386 c = 3,849 cal/g°C

56

2. Mosto (0,0); (84,2); (105,4); (125,6); (185,8); (230,10) - b=0 - 84a+b=2 - 105a+b=4

A 0 84 105 125 185 230

.

- 125a+b=6 - 185a+b=8 -230a+b=10

x

1 1 1 1 1 1

= a b

A . aT 120831 729

729 6

b 0 2 4 6 8 10

=

.

--->

x

0 1

=

a b

=

120831a + 729b = 5118 729a + 6b = 30

84

aT 105 125 1 1 1

185 1

230 1

b . aT 5118 30

-->

b= 5-121,5a

120831a + 729(5-121,5a) = 5118 120831a +3645 – 88573,5a = 5118 32257,5a = 1473 a=

0,0456

y=

0,0456x – 0,540

a=

b=

-0,540

IV (100c+20)

0,0456 = 11,28 . 1,63 / (100c + 20 ) 4,56c +0,912 = 18,386 c = 3,832 cal/g°C 57

Regra de três para correção de valores: 3,849 -------- 1 3,832 -------- x

-->

x = calor específico do mosto

x= 0,99 cal/g°C

Organizando os valores obtidos dos calores especificos do mosto em um grafico em função do tempo, obtemos o seguinte: (Consideramos o tempo incial como 12:00 de terça feira. Cada hora passada é uma unidade no eixo x. O eixo y representa o calor especifio do mosto.) (0;1,03) (4,5 ; 1,52) (8,5 ; 1,09) ( 20,5 ; 1,39) (28,5 ; 1,34) (32,5 ; 1,56) (44,5 ; 0,99)

58

Como a precisão dos dados obtidos do calor específico do mosto com o passar do tempo foi muito baixa, os pontos do gráfico ficaram extremamente desorganizados, impossibilitando o reconhecimento da função que deveria representar a variação do calor específico do mosto a medida que a fermentação ocorresse.

Conclusão

Através deste trabalho podemos avaliar que a busca por novos meios de produção energética passa pelo campo ético, por tratar-se de, do ponto de vista dos valores exprimir a maneira como a cultura e a sociedade define para si mesmo como bom e mal. Ao realizar-se de maneira intersubjetiva e social, este trabalho não pode ser alheio a isso ou indiferente as condições históricas, politicas, econômicas e culturais do Brasil.

A laranja apesar de ser um produto abundante e igualmente seus insumos, ainda enfrenta barreiras, principalmente culturais, pois a população não está adaptada a ver este tipo de material como fonte energética e portanto seu descarte não é adequado. Além deste fator, outro ponto que dificulta este processo é o econômico, que possui como prioridade outros meios mais lucrativos, e por ser necessário grande quantidade de materiais para uma produção considerável de combustível.

Apesar de ainda lenta a produção de etanol a partir da laranja vem ganhando espaço e os estudos estão mais amplos. Fatores como a melhoria nos processos de hidrólise, que resultam na redução 59

de custos na fase de preparação. Estudos que utilizam enzimas coletadas da própria laranja (Cancro) para uma hidrólise mais rápida, barata e com potencial de degradação muito maior que as demais são propostas inovadoras para este processo.

O desenvolvimento de um dispositivo como o trabalhado pelo grupo, tem a importância de, além de controlar todo o processo de fermentação, isolar as leveduras tornando seu metabolismo mais produtivo. Porém, constatamos que para sua eficiência ser otimizada o dispositivo precisaria ainda de ser totalmente vedado, impedindo a troca de gases com o meio. Com isso, sua total eficiência não foi atingida, por causa da necessidade de obter amostras periódicas para testes de qualidade do mosto.

Estudos ainda mostram que o etanol obtido a partir desse processo possui boa qualidade, com índices que se aproximam dos dados obtidos a partir de outros tipos de produção comuns.

Portanto, a possibilidade de se começar a usar esse tipo de produção em escala industrial é grande, principalmente na indústria de sucos de laranja que poderia aproveitar seus resíduos de frutas, e com relativo baixo investimento, iniciar a reciclagem do lixo orgânico e a produção verde e sustentável do etanol.

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