Para que servem os Aditivos - Química

PARA QUE SERVEM OS ADITIVOS - Química

Motores melhores exigem melhores combustíveis - e para isso foram aperfeiçoadas mais de 400 substâncias, sempre com o objetivo de prolongar a vida útil dos automóveis.

O Brasil tornou-se este ano o primeiro país do mundo a eliminar de sua gasolina o chumbo tetraetila, o aditivo mais comumente usado para melhorar o rendimento desse combustível. Entre outros benefícios, a eliminação permitirá, a partir de 1992, o uso de filtros catalisadores nas descargas dos automóveis, reduzindo pela metade a emissão de poluentes que prejudicam a qualidade do ar . Embora seja o mais eficaz de todos, o chumbo tetraetila é somente um entre as mais de quatrocentas substâncias adicionadas aos carburantes dos automóveis. Os aditivos cumprem funções tão diferentes como lubrificar as engrenagens, prevenir a ferrugem e economizar combustível.

Desde a crise mundial do petróleo, há cerca de quinze anos, quando as cotações alcançaram níveis estratosféricos, a indústria automobilística dos países desenvolvidos tem concentrado esforços e recursos para reduzir os gastos de combustível. Numa conquista sem precedentes no setor, técnicos e engenheiros conseguiram destrinchar os complicados processos da combustão no interior dos cilindros dos automóveis, chegando a novas soluções. O resultado foi toda uma geração de motores muito mais econômicos.

Atualmente, essas máquinas consomem 20 por cento menos gasolina do que há dez anos, além de serem mais silenciosas e expulsarem um volume entre 50 e 90 por cento menor de substâncias indesejáveis. Mas, para acompanhar a melhora no rendimento dos motores, de nada valeriam combustíveis de baixa qualidade. Assim, juntamente com a evolução dos engenhos foram produzidas as substâncias que formariam o caldo energético adequado para a combustão nos automóveis. Motores são máquinas delicadas. Não é suficiente revisá-los quando muito uma vez por ano, como geralmente se costuma fazer. Ao contrário, as peças precisam de manutenção constante, para que o veículo rode muitos milhares de quilômetros. Mas não é necessário passar a vida indo ao mecânico. Pois para cumprir essa função nada melhor que o próprio carburante. Sempre em contato com as partes móveis do motor, o combustível pode ser o melhor agente de limpeza, lubrificação e rendimento, bastando adicionar-lhe os produtos certos.

Os primeiros aditivos foram usados para melhorar o rendimento das substâncias em combustão. No caso da gasolina usavam-se aditivos - como o chumbo de tetraetila, depois substituído pelo álcool etílico - para melhorar a octanagem. Também chamado número octano, a octanagem é a resistência do carburante à auto-inflamação. O número octano não representa a quantidade deste hidrocarboneto no combustível. Foi escolhido como o número 100 de uma escala em que o número zero é o hepto-normal, que detona com extrema facilidade. Preparam-se misturas dos dois combustíveis, que são testados em motor padrão, com taxa de compressão variável. Se a mistura de 80 por cento octano e 20 por cento heptano tiver a mesma resistência à detonação que a gasolina que se quer avaliar, diz-se que o seu número é 80.

Num motor, a gasolina deve queimar progressivamente e somente ao contato com a centelha produzida pela vela de ignição. De um combustível com um baixo número octano, diz-se que explode, isto é, já começa a queimar devido à compressão e ao calor a que está sujeito na câmara de combustão do automóvel. Essa queima não progressiva provoca muita turbulência na câmara, afetando o rendimento do motor. Justamente aquilo que se quer evitar em um máquina a gasolina precisa ser provocado nos motores que consomem óleo diesel.

Pois, ao contrário da gasolina, o diesel deve ter uma grande capacidade de explodir, ou seja, de inflamar-se imediatamente ao ser injetado na câmara de combustão. Essa qualidade do combustível diesel é chamada cetanagem e medida pelo número cetano. Quanto maior for este número, maior será a capacidade de auto-inflamação do combustível - e melhor, portanto, o diesel. Também aqui o número cetano não indica a quantidade deste hidrocarboneto no óleo diesel. Ele é o número 100 de uma escala onde o número 15 é o heptametilnonano. Preparam-se misturas em proporções variáveis dos dois combustíveis para serem experimentados em motor diesel padrão. O teor cetano dessa mistura de referência que apresentar a mesma demora de inflamação exprimirá o número cetano do combustível. Os aditivos mais usados para aumentar o número cetano incluem substâncias de nomes arrevesados como o nitrato de isopropila e nitrato de amila.

Recentemente, as refinarias de petróleo passaram a desenvolver pesquisas visando melhorar a qualidade do óleo diesel. Os químicos pretendem criar um superdiesel, do mesmo modo como existem as gasolinas super, que evitará que os motores se cansem antes da hora. O novo diesel será mais puro e potente, além de proporcionar maior proteção contra a corrosão. Graças a determinada categoria de aditivos, outra vantagem do novo diesel, segundo os químicos, será a ausência de espuma, que às vezes causa problemas na hora de encher os tanques dos veículos. Os aditivos antiespuma funcionam como os detergentes ao dissolver gorduras, enquanto os anticorrosivos aderem às paredes internas do tanque, formando uma camada protetora. 

A gasolina tem aditivos semelhantes, que agem contra a oxidação das paredes do tanque. Essa oxidação é inevitável, já que a gasolina contém sempre certa quantidade de água em dissolução. Quando a temperatura diminui, a água se condensa, formando pequenas gotas que podem oxidar as partes metálicas com as quais estão em contato. Mas não é somente a água que prejudica o aproveitamento dos combustíveis. É preciso preservá-los também dos efeitos do calor nos tubos de aspiração e na câmara de combustão. Um ponto especialmente delicado é a válvula de admissão, que, com o motor em funcionamento, tem de suportar uma enorme diferença de temperatura.

Em contato com o combustível, essa diferença provoca em alguns locais a formação de depósitos de carvão. Para evitar isso, usam-se aditivos que dissolvem essas pequenas crostas, limpando as válvulas e prevenindo um novo acúmulo. "Tudo aquilo que se coloca no automóvel tende a formar pequenos depósitos", informa o engenheiro Nedo Eston de Eston, presidente da Associação Brasileira de Engenharia Automotiva. Segundo ele, outro aditivo comumente usado na gasolina reduz a velocidade de oxidação das substâncias presentes nos combustíveis.

No tanque de gasolina, em contato com o oxigênio, os hidrocarbonetos - moléculas de carbono e hidrogênio, componentes básicos dos derivados de petróleo - acabam reagindo e formando "gomas", compostos de moléculas grandes, semelhantes à borracha, que vão se acumulando e podem entupir o carburador. Os aditivos, geralmente derivados de amônia, tomam o lugar dos hidrocarbonetos nas reações de oxidação. Nos países do hemisfério norte, os combustíveis devem ter também aditivos capazes de impedir a formação de gelo, por causa das baixas temperaturas no inverno. Em geral, os aditivos evitam a formação de gelo, abaixando o ponto de congelamento do carburante.

A dependência mútua entre as máquinas e os carburantes chegou a um ponto tal que estes últimos passaram a ser uma peça a mais nos motores. Motores e combustíveis devem adaptar-se perfeitamente uns aos outros, tendo em vista o melhor rendimento da máquina. Desde a crise energética de 1973, é tão grande o medo da falta de combustível que, apesar da relativa abundância atual e dos preços vantajosos, o mundo inteiro pesquisas novas alternativas para livrar-se da tirania dos derivados de petróleo.

Além do receio de que problemas políticos tornem novamente escasso o suprimento de gasolina a preços insuportáveis, há o problema cada vez mais inquietante das danosas conseqüências ambientais provocadas pelas emissões dos gases resultantes da queima da gasolina nos motores dos automóveis - o efeito estufa. Sabe-se também que as reservas de petróleo não vão durar eternamente. Como bem conhecem os brasileiros, quando se fala em combustíveis alternativos, sempre se pensa em derivados de matéria-prima vegetal. E avanços significativos têm sido conseguidos nessa área. O álcool brasileiro, por exemplo, melhorou muito desde a criação do Proálcool, em 1975, assegura o engenheiro Eston de Eston. "O álcool era muito corrosivo no começo", lembra ele. "Quando o programa foi iniciado havia alguns álcoois que eram muito ácidos, enquanto outros eram muito alcalinos. O ideal seria um álcool neutro."

Hoje, embora as especificações para a fabricação sejam mais rigorosas, a qualidade do álcool ainda varia de uma destilaria para outra. Ao álcool produzido no Brasil, ao contrário da gasolina e do óleo diesel, não é acrescentado nenhum aditivo. Ele é comprado puro nos postos, onde o usuário pode escolher entre os aditivos disponíveis, dos quais a maior parte consiste de anticorrosivos. Atualmente, nos Estados Unidos, por força da chamada Lei do Ar Puro (Clean Air Act), avançam as pesquisas sobre o metanol, álcool de madeira, como substituto da gasolina. Em vários países europeus ocorre o mesmo. Os testes são feitos em motores a gasolina, que permitem um controle mais preciso da injeção e da queima do combustível.

O controle eletrônico desses motores permite calcular o momento exato em que se deve  produzir a centelha na vela. Outras pesquisas chegaram a desenvolver um motor capaz de consumir tanto gasolina como álcoois de alta octanagem, ou ainda a mistura dos dois combustíveis em qualquer proporção. Todas as pesquisas buscam em última análise o combustível do futuro, uma substância ou fonte de energia ainda sem contornos definidos. Já foi demonstrada a viabilidade de novas tecnologias e de novos combustíveis, embora aparentemente nenhum tenha se mostrado rentável a ponto de substituir a refinação do petróleo. Essa busca continuará representando uma espécie de Santo Graal da sociedade tecnológica deste final de século.

Eliminando o indesejável

A retirada do chumbo tetraetila da gasolina é uma tendência internacional. Na Europa, a eliminação total acontecerá em 1992, quando a Comunidade Econômica Européia estiver efetivamente integrada. Nos Estados Unidos, 20 por cento da gasolina utilizada nos automóveis ainda contém o aditivo. Segundo o engenheiro Fernando  Ferreira Amaro, superintendente de produção da refinaria da Petrobrás em Cubatão, o chumbo diluído na gasolina é um obstáculo à utilização dos filtros catalisadores, substâncias a base de metais nobres que completam a combustão dos gases produzidos durante a queima do combustível, tornado-o menos nocivo. Por exemplo, os filtros são capazes de transformar monóxido de carbono (CO), conhecido pelos seus efeitos danosos sobre a circulação sangüínea, em dióxido de carbono (CO2), uma combinação menos prejudicial à saúde.

Além de inviabilizar o uso de catalisadores nos veículos, sabe-se que cerca de 80 por cento da quantidade de chumbo adicionado à gasolina são emitidos para a atmosfera na forma de vários compostos. Essas substâncias, geralmente transformadas em partículas, podem ser inaladas pelo homem, causando vários problemas ao sistema respiratório. Além disso, tais partículas podem se depositar nos solos e nos cursos de água, criando outras vias de contaminação. As características tóxicas do chumbo não são os únicos problemas que resultam de seu uso nos combustíveis. São aquelas partículas que costumam causar a redução da visibilidade nas grandes cidades. Finalmente, o uso de aditivos à base de chumbo também inviabiliza a utilização de componentes de alta tecnologia de controle de poluição, suscetíveis de serem contaminados, como os sensores de oxigênio e as válvulas de recirculação dos gases de escapamento.