Métodos de desidratação de etanol

Métodos de desidratação de etanol

Além da qualidade e pureza dos produtos finais, uma das maiores preocupações das usinas e destilarias, é o aumento da capacidade de produção de álcool anidro. Por isso, a desidratação do etanol (C2H6O) é um assunto de grande interesse para essas indústrias.

Afinal, o aumento mundial da demanda por energia é um fato, e o Brasil, desde os anos 80, vem investindo em tecnologias para a própria produção de etanol. 

O mercado de etanol está fortemente consolidado nacionalmente, e com boas perspectivas para o mercado estrangeiro. No entanto, para que este combustível seja bem aceito e difundido internacionalmente, se faz necessário um grande cuidado e agregação de valores ao produto final. 

Álcool anidro x Álcool hidratado

Primeiramente é preciso saber que existem dois tipos de etanol combustível, e a principal diferença entre eles é a quantidade de água presente em cada um, são eles:

– Álcool hidratado: aquele comum que é vendido nos postos de combustível, também presente em algumas indústrias, como a farmacêutica, de cosméticos e de produtos de limpeza

– Álcool anidro: tem uma pureza alcoólica elevada, e é utilizado no preparo de combustíveis, sendo misturado com a gasolina, para, além de barateá-la, aumentar a octanagem e reduzir a emissão de poluentes. É empregado, também, na fabricação de cetona, polietileno, éter, acetona, na produção de fibras sintéticas, solventes, plastificantes, vernizes, entre muitos outros produtos

Esses dois tipos de álcool passam pelos mesmos processos até a fase de fermentação, onde surge o álcool hidratado, que tem uma taxa entre 95% e 96% de etanol, sendo o restante composto por água.

Já o álcool anidro (a=não e hidro=água), também conhecido como etanol absoluto, ou álcool puro, precisa apresentar 1% de água, no máximo. Para obtenção de medicamentos esse álcool precisa ter 99,6% de pureza, no mínimo.

Além do mais, é preciso saber que o etanol forma com a água uma mistura azeotrópica, dessa forma a desidratação do etanol não pode ser realizada por processos físicos, como a destilação simples.

Azeotropia

A azeotropia é uma mistura de duas substâncias ou mais que entram em ebulição a uma temperatura constante e fixa, diferente de uma mistura comum, que entra em ebulição em uma certa faixa de temperatura. Logo, em uma mistura azeotrópica, como o álcool etílico, os componentes não podem ser separados por processo de destilação simples.


Para conseguir esse nível de desidratação é preciso fazer uso de métodos específicos de separação de misturas. Dentre os processos existentes no mercado, os mais populares são:

Destilação a vácuo

Esse processo separa componentes nos quais a temperatura de ebulição é superior a 150 °C, pela diferença de ebulição e temperatura a vácuo, realizados a baixa temperatura.

Na destilação a vácuo o álcool é separado da azeotropia formada com a água, pela variação de pressão. A baixa pressão desloca o ponto de mistura azeotrópica para níveis mais baixos que os comparados à destilação atmosférica tradicional.

Esse sistema, apesar de apresentar um menor uso de energia, ainda assim não é exatamente econômico.

Destilação Azeotrópica

Esse tipo de destilação usa técnicas empregadas tanto para a separação de azeótropos, quanto para misturas com pontos de ebulição muito próximos.

Nesse processo é adicionado um novo componente, chamado componente de arraste, para que o azeótropo antigo seja quebrado, formando um novo, com ponto de ebulição mais baixo.

É o método mais antigo e comumente faz uso de um hidrocarboneto como agente desidratante. No início era utilizado o benzeno, porém, por ser um composto tóxico e carcinogênico, seu uso foi proibido.

Destilação por monoetilenoglicol (MEG)

Também conhecido como destilação extrativa, esse processo consiste em uma coluna de desidratação, onde o MEG, agente extrativo, entra pelo topo da coluna e o álcool a ser desidratado entra em uma bandeja um terço abaixo do topo.

O monoetilenoglicol (MEG), obtido pela hidrólise do óxido de etileno, absorve a água e a arrasta para o fundo da coluna. Pelo topo sai o vapor de álcool anidro, que condensa e é enviado para armazenamento em tanques.

Porém o MEG é prejudicial à saúde humana, causando irritação quando em contato com a pele ou se inalado, e é fatal, se ingerido. Como destino final deve ser misturado com combustível ou dissolvido, e queimado em um incinerador com equipamentos específicos.

Adsorção via peneira molecular

A tecnologia de desidratação por peneira molecular é uma alternativa técnica e economicamente interessante em relação aos outros métodos de separação de misturas de etanol e água. Começou a ser utilizada nos anos 80 e tem se tornado cada vez mais popular.

Nesse sistema as peneiras moleculares (zeólitas) agem como dessecantes, adsorvendo seletivamente a água, enquanto as moléculas de etanol são excluídas. As zeólitas adsorvem mais ou menos água dependendo das condições de temperatura e pressão.

Essa técnica de desidratação funcionada seguinte maneira:

O álcool hidratado é superaquecido e vaporizado, passando por um leito de peneiras moleculares, que retém o vapor de água em seu interior, enquanto permite a passagem do etanol anidro, que segue adiante pela saída, onde é condensado, resfriado, e recolhido para ser utilizado para o devido fim.

Logo após, esse leito é regenerado,retirando a umidade acumulada. Portanto, são necessários dois leitos que funcionem alternadamente; enquanto um adsorve o outro se regenera.

Esse processo de desidratação do etanol é durável, produz um álcool anidro de melhor qualidade, afinal as zeólitas possuem elevado poder de adsorção, são duráveis e não contaminam o álcool com produtos químicos.

Em comparação com os outros processos convencionais de desidratação por destilação, algumas das vantagens da peneira molecular são:

Vantagens da peneira molecular

  • Por não envolver nenhuma substância tóxica, gera um etanol mais puro
  • Não utiliza insumos extras, gerando economia
  • Traz uma considerável redução no consumo de energia
  • Tem um baixo consumo de água no vapor e resfriamento
  • Dispensa boa parte da mão-de-obra operacional
  • Produz etanol de alta qualidade
  • O etanol produzido por esse meio é aceito em todas as partes do mundo
  • É ecologicamente correto

Aqui no Brasil, o processo de desidratação do etanol por destilação azeotrópica ainda é a mais usado, apenas por ser o mais antigo e tradicional. Contudo, as novas destilarias estão adotando cada vez mais o processo por peneiras moleculares porque as vantagens compensam o elevado custo inicial.


Se ainda tiver dúvidas em relação à desidratação do etanol, deixe um comentário aí em baixo ou entre em contato com um de nossos consultores, pelo telefone (15) 3442-3438, ou pelo email contato@grfdessecantes.com.br.

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