Adição de nanopartículas para redução de emissões de poluentes

Abstract

Tendo em vista os efeitos negativos ocasionados pela emissão de gases poluentes proeminentes da combustão em máquinas e motores, principalmente se tratando das mudanças climáticas, essa discussão se torna um assunto relevante para diversos países, os quais aprovam legislações que visam diminuir os limites permitidos. Neste trabalho de conclusão, buscou-se atingir uma redução dos níveis de emissão de poluentes (CO, NOx e hidrocarbonetos) de um motor a combustão dois tempos de uma máquina motorizada. Para tanto, se utilizou nanopartículas de óxido de alumínio e óxido de cério, com o objetivo de testar a eficácia dos seus mecanismos de atuação distintos, uma vez que a alumina foca no aumento do calor de combustão do sistema e a céria na doação de oxigênio por intermédio da sua vacância. Além disso, se trabalhou com dois tipos de meios de contato para maximizar as chances de sucesso da aplicação: o primeiro como um aditivo no óleo lubrificante e o segundo como filme de recobrimento no silenciador do motor. Como resultado se obteve uma redução no nível de monóxido de carbono em 9,72% quando se utilizou óxido de alumínio como aditivo e se obteve uma diminuição no nível do óxido de nitrogênio em 15,12%, ao utilizar-se o óxido de cério. Visando se obter uma melhor análise dos resultados e predição de valores futuros se utilizou um planejamento de experimento fatorial utilizando-se do software Minitab. A nível acadêmico, esse trabalho contribui com o estudo da tecnologia proposta em motores dois tempos, pela utilização do óleo lubrificante como um meio carregador das nanopartículas e pela formação do filme recobridor no silenciador do motor.

In view of the negative effects caused by the emission of prominent polluting gases from combustion in machines and engines, especially when it comes to climate change, this discussion becomes a relevant subject for several countries, which approve legislation that aims to reduce the permitted limits. In this conclusion paper, we sought to achieve a reduction in the emission levels of pollutants (CO, NOx and hydrocarbons) from a two-stroke combustion engine of a motorized machine. For this purpose, nanoparticles of aluminum and cerium oxide were used, with the aim of testing the effectiveness of their different mechanisms of action, since alumina focuses on increasing the heat of combustion of the system and ceria on oxygen donation through its vacancy. In addition, two types of contact media were used to maximize the application's chances of success: the first as an additive in lubricating oil and the second as a coating film on the engine muffler. As a result, a reduction in the level of carbon monoxide of 9,72% was obtained when using aluminum oxide as an additive and a decrease in the level of nitrogen oxide of 15,12% was obtained when using cerium oxide. In order to obtain a better analysis of the results and prediction of future values, a factorial experiment planning was used using the Minitab software. At an academic level, this work contributes to the study of the proposed technology in two-stroke engines, by using lubricating oil as a carrier medium for nanoparticles and by making a coating film on the engine muffler.