Revista Lubes em Foco edición 96
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por: Ingrid Melchior
Aplicação em Usinas de Cana-de-Açúcar
A indústria sucroalcooleira desempenha um importante papel no Brasil por diferentes aspectos, seja na produção de álcool, contribuindo para a redução do uso de combustíveis fósseis, na indústria alimentícia com a produção de açúcar, e no setor de energia por meio da valorização dos subprodutos da moenda. Além disso, o etanol obtido através da cana-de-açúcar também se destaca como uma valiosa matéria-prima para a produção de resinas plásticas de origem renovável, impulsionando soluções sustentáveis na indústria química.
A moagem de cana de açúcar é essencial para obtenção de todos os seus derivados, dado que é através de seu caldo que é extraído o açúcar e o etanol. Após a colheita no campo, a cana passa por uma etapa de limpeza e na sequência passa pelos estágios de trituração e moagem. A moagem da cana envolve o uso de rodetes, volandeiras e mancais, que são responsáveis por comprimir a fibra vegetal. Neste processo, a integridade dos componentes mecânicos mencionados é de extrema importância para garantir não só o desempenho requerido para a etapa de moagem, como também para toda a operacionalização para a produção do etanol e do açúcar durante a safra.
A safra da região centro-sul – referente aos estados de Goiás, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Minas Gerais, Paraná e São Paulo – representa o maior volume de moagem de cana-de-açúcar do país. Na safra 2023/2024, a região contribuiu com cerca de 640 milhões de toneladas de cana-de-açúcar do total de 716 milhões de toneladas de cana-de-açúcar moída no período, conforme apresentado em Figura 1.
Figura 1: Distribuição de moagem de cana-de-açúcar por estado. Fonte: UNICAdata (Observatório da Cana e Bioenergia – Safra 2023/2024).
O Brasil é referência em termos de cultivo de cana-de-açúcar, desenvolvimento de tecnologias associadas ao segmento e práticas sustentáveis, com mais de 50 anos de experiência em pesquisa e desenvolvimento. E isto é evidenciado ao se analisar o volume histórico de moagem de cana-de-açúcar, apresentado em Figura 2. Como é possível observar, o setor vem crescendo consistentemente, com recorde na safra de 2023/2024. Sendo um setor de grande relevância para o mercado agro, a expectativa é de que siga crescendo, apoiado por diversos fatores como políticas para incentivo do uso de biocombustíveis no Brasil, investimentos em moinhos e infraestrutura logística para escoamento de produto.
Figura 2: Histórico de acompanhamento da safra de cana-de-açúcar no centro-sul. Fonte: UNICAdata (Observatório da Cana e Bioenergia)
Este cenário de crescimento exige que os demais componentes da cadeia também possuam desempenho apropriado, incluindo o processo de moagem. A eficiência deste está fortemente relacionada à lubrificação dos componentes mecânicos, por tratar-se de um processo que ocorre sob elevada pressão e com grandes cargas. A composição do lubrificante utilizado nesta importante etapa do processo é crucial para o seu bom desempenho, sendo a escolha do óleo base um estágio primordial. Segundo Carreteiro e Belmiro (2006), os óleos lubrificantes para os mancais de moenda possuem como requisito grande adesividade ao metal, excelente resistência à película, proteção contra a oxidação, além da viscosidade correta, especialmente diante de condições severas como contaminação por caldo de cana, água da chuva, elevadas cargas e submissão a elevado cisalhamento.
Neste contexto, o poliisobuteno (PIB) se destaca como solução a ser incorporada nesta aplicação. O PIB é um produto sintético, pertencente ao Grupo V da API – American Petroleum Institute, produzido a partir da polimerização de moléculas de isobuteno na presença de catalisador e temperatura. Trata-se de um material amplamente utilizado no segmento de lubrificantes, com desempenho comprovado tanto como aditivo — atuando como Modificador de Índice de Viscosidade (MIV) — quanto como óleo básico em formulações que exigem alto desempenho técnico. Sua aplicação é especialmente vantajosa em sistemas submetidos a condições de alto cisalhamento. O produto é um líquido incolor à temperatura ambiente, hidrofóbico e com queima limpa, ou seja, não gera depósitos após o processo de combustão. Considerando estas características e os requisitos requeridos para lubrificantes utilizados em moagem de cana de açúcar, a performance do PIB se destaca: possui alta adesividade, baixa interação com a água – dada característica de hidrofobicidade – alta viscosidade e resistência ao cisalhamento – importante característica que garante a manutenção da película lubrificante, sem degradar a sua viscosidade, apesar dos esforços mecânicos. O grade de PIB32 apresenta excelente resistência ao cisalhamento mesmo quando submetido à diferentes temperaturas, sob aumento de taxa de cisalhamento, conforme apresentado em Figura 3.
Figura 3: Estabilidade ao cisalhamento de PIB32 a 110 °C, 120 °C, 125 °C e 135 °C, mostrando a variação da viscosidade (em Poises) em função da taxa de cisalhamento. Os dados foram obtidos por viscosímetro capilar (quadrados) e viscosímetro de alto cisalhamento (círculos). Dados gerados e disponibilizados por Braskem S.A.
Os diferentes tipos de poliisobuteno (PIB) se destacam como soluções estratégicas para aplicações em lubrificantes, oferecendo uma ampla faixa de viscosidades que supera os óleos minerais convencionais. As viscosidades a 40 °C variam de 15 cSt até 22.000 cSt, enquanto a 100 °C vão de 210 cSt até 13.000 cSt, proporcionando flexibilidade para atender desde formulações leves até sistemas com exigência de alta viscosidade, de acordo com o requisito de cada etapa do processo de moagem com diferentes rotações, conforme a necessidade de maior ou menor torque. Além disso, os PIBs apresentam índices de viscosidade significativamente superiores aos óleos minerais convencionais, o que significa menor variação da viscosidade com o incremento de temperatura. Essa combinação de propriedades permite otimizar a performance do lubrificante, reduzir desgaste e prolongar a vida útil dos equipamentos, consolidando os PIBs como componentes essenciais para aplicações que exigem confiabilidade e eficiência.
Dentre os componentes disponíveis para atender a esses requisitos e desempenhos, destacam-se materiais que oferecem baixa interação com água, estabilidade térmica e resistência ao cisalhamento, mesmo sob condições severas. A combinação dessas características permite desenvolver lubrificantes que mantêm desempenho consistente, reduzindo falhas e otimizando a eficiência operacional. O poliisobuteno representa uma alternativa altamente eficiente para aplicações que exigem equilíbrio entre desempenho técnico e custo-benefício, especialmente quando comparado a óleos sintéticos dos grupos IV e V. Os grades com viscosidade cinemática de aproximadamente 680 cSt, 4350 cSt e 12500 cSt – todos medidos a 100°C – são os mais indicados para uso como óleo básico nesta aplicação, pois proporcionam um balanço ideal entre adesividade, viscosidade e repelência à água, que são características essenciais para garantir estabilidade e proteção em condições severas, como ambientes de alta temperatura, elevada carga mecânica e presença de umidade, observados em usinas de cana-de-açúcar.
Ingrid Melchior Ferreira integra a área técnica do negócio de Especialidades Químicas e Renováveis da Braskem .Formada em Química e Ciência e Tecnologia pela Universidade Federal do ABC e pós-graduanda em Engenharia de Polímeros, Ingrid atua há 5 anos na Braskem
