Proposta de um combustível aeronáutico sustentável visando a descarbonização do setor

Abstract

A preocupação com a sustentabilidade dentro do setor aeronáutico tem sido crescente devido a aspectos ambientais e econômicos importantes. Pesquisas constataram que a queima de combustíveis fósseis em aeronaves tem contribuído com aproximadamente 5% das emissões globais de gases de efeito estufa. CO2, NOX, aerossóis de sulfeto, compostos e partículas estão presentes e, por sua vez, favorecem o aquecimento global. Diante deste cenário, a busca por combustíveis sustentáveis de aviação derivados de biomassa, que possam reduzir o uso dos combustíveis fósseis ou mesmo substituí-los, apresenta-se como uma alternativa econômica viável. Este trabalho visa analisar os efeitos de uma mistura de biodiesel de óleo vegetal de soja, associado a solventes da fermentação ABE e éter dietílico em conjunto com o combustível de aviação convencional (Jet A-1). Para os ensaios, foi utilizado um motor monocilíndrico de ignição por compressão, com concentrações volumétricas de 10, 20, 30, 40 e 50% de biocombustível. Após a coleta de dados foram obtidos diagramas com curvas de pressão, taxa de liberação de calor, integral da taxa de liberação de calor e atraso de ignição, assim como dados referentes ao consumo específico e às emissões de O2, CO2, CO, HC e NOX. Estes dados foram interpretados e comparados em relação ao Jet A-1 e entre si. Foi observado que o aumento da concentração de biocombustíveis, em especial da fração de ABE presente incidiu sobre o número de cetano da mistura, reduzindo seu valor e influenciando no aumento do atraso de ignição. Um forte efeito sobre o processo de combustão foi observado a partir de decréscimos nos valores máximos de pressão, maiores valores de consumo específico, aumento nas emissões de CO2, CO, HC e diminuição no nível de NOX para aumentos na fração de ABE, como consequência da diminuição do número de cetano e o consequente início de combustão tardio. Dentre as concentrações, a mistura com teor de 10% em biocombustíveis obteve resultados semelhantes ao Jet A-1, evidenciando seu potencial para estudos futuros.

The concern for sustainability within the aviation sector has been growing due to significant environmental and economic factors. Research has found that the burning of fossil fuels in aircraft contributes to approximately 5% of global greenhouse gas emissions. CO2, NOX, sulfide aerosols, compounds and particles are present and, in turn, contribute to global warming. In this scenario, the search for sustainable aviation fuels derived from biomass that can reduce the use of fossil fuels or even replace them presents itself as an economically viable alternative. This study aims to analyze the effects of a blend of biodiesel from soybean vegetable oil, associated with solvents from ABE fermentation and diethyl ether, along with conventional aviation fuel (Jet A-1). For the tests, a single-cylinder compression ignition engine was used, with volumetric concentrations of 10, 20, 30, 40, and 50% of biofuel. After data collection, diagrams were obtained with in cylinder pressure curves, heat release rate, cumulative heat release of burned fuel, and ignition delay, as well as data related to specific fuel consumption and emissions of O2, CO2, CO, HC, NOX. These data were interpreted and compared with Jet A-1 and among themselves. It was observed that the increase in biofuel concentration, especially the fraction of ABE present, affected the cetane number of the blends, reducing its value and influencing an increase in ignition delay. A strong effect on the combustion process was observed from decreases in maximum in cylinder pressure values, higher specific fuel consumption values, increased emissions of CO2, CO, HC, and a decrease in NOX levels for increases in the ABE fraction, as a consequence of the reduction in the cetane number and the consequent increase in the ignition delay. Among the concentrations, the mixture with a 10% biofuel content achieved results similar to Jet A-1, highlighting its potential for future studies.