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Abstract:
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A produção de biodiesel ocorre via transesterificação, cujos métodos convencionais exigem severas condições de temperatura, pressão e agitação mecânica, elevando o custo energético. Como inovação tecnológica para contornar esses gargalos, o plasma não-térmico, gerado por reatores de Descarga de Barreira Dielétrica (DBD), utiliza descargas elétricas para intensificar a reação em condições ambientes. O objetivo deste projeto foi caracterizar óptica e fisicamente esse reator durante o processamento dos reagentes, estruturando também as bases para sua futura análise elétrica.
Utilizou-se um reator DBD coaxial de vidro com eletrodos de aço, operando sob tensão de 14 kV. A mistura reacional teve proporção volumétrica metanol-óleo de soja de 0,25. Para o monitoramento in situ, empregou-se a Espectroscopia de Emissão Óptica (OES), mapeando a emissão do gás nitrogênio (337,5 nm). Amostras foram extraídas nos regimes transiente e estacionário para avaliar a estabilidade via transmitância óptica (600 nm) e a morfologia da fase dispersa por microscopia óptica.
A OES confirmou a operação em regime de plasma não-térmico, evidenciando transferência de energia sem aquecimento volumétrico. O monitoramento rastreou a evolução do sistema até um estado estacionário de saturação coloidal. Na fase transiente, a transmitância óptica foi de 38,4%, decaindo para 1,7% no regime estacionário, o que indica intenso espalhamento de radiação (espalhamento de Mie). A microscopia revelou que as tensões do campo elétrico reduziram o diâmetro modal das microgotículas de metanol de 2,9 µm para 1,6 µm, aumentando em 50% sua densidade populacional. Tais modificações maximizam a área interfacial, originando uma emulsão cineticamente estável e favorável ao rendimento catalítico.
O reator DBD apresenta-se como uma inovação eficaz para viabilizar a transesterificação, eliminando a dependência de aquecimento e agitação convencionais. A energia do plasma altera fisicamente os reagentes e amplia a área de contato na interface, otimizando o meio reacional. Além disso, a OES validou-se como um diagnóstico não intrusivo para monitorar a máxima eficiência do reator em tempo real.
As análises ópticas foram concluídas com sucesso, gerando 1 artigo e 1 resumo estendido para eventos (CBrAVIC e ENCIT). Na etapa elétrica, o cronograma foi ajustado para focar no aprofundamento metodológico. Realizou-se o planejamento baseado no diagrama de Lissajous (Q-V) para a seleção adequada de capacitores e sondas, visando mitigar indutâncias parasitas. A integração desses dados com futuras medições elétricas quantificará a eficiência energética global da síntese. |
