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Número de Registro: 97/2023

Título: Aplicação de tecnologia bi-combustível em tratores: metano associado com óleo diesel como fonte de potência na agricultura

Programa de Extensão: (indefinido)

Resumo da Proposta:

Os motores à combustão interna (MCI) são a principal fonte primária de potência na agricultura. Estes equipamentos disponibilizam potência através dos tratores agrícolas, acionando e movimentando máquinas, implementos e ferramentas agrícolas. No entanto, os tratores exigem alta demanda energética e são movidos, em grande parte, com combustível fóssil, normalmente óleo Diesel.
A utilização de diferentes combustíveis associados em motores diesel não é uma tecnologia nova, pois esses motores inicialmente foram projetados para operar com óleos vegetais e misturas disponíveis na propriedade rural. Recentemente, com a tecnologia eletrônica de baixo custo e controladores simplificados, é possível tornar os motores diesel flexíveis aos combustíveis disponíveis na propriedade rural.
Principalmente em regiões onde existe produção animal, os rejeitos da atividade produtiva podem ser convertidos através de dispositivos como biodigestores, em gases aproveitáveis na fazenda. Normalmente, esses gases são queimados em caldeiras ou utilizados de forma estacionária, porém, se purificado e armazenado em recipiente específico (cilindros blindados), este combustível pode ser queimado diretamente nas máquinas agrícolas (tratores).
Portanto, avaliar a injeção desses gases em motores à combustão interna e capacitar produtores e estudantes com a tecnologia torna-se imperativo, visto que este aproveitamento pode reduzir o impacto ambiental da atividade, já que o biogás é renovável e menos poluente, além de incrementar a renda dos produtores rurais.
O objetivo deste projeto é viabilizar a capacitação de produtores rurais e estudantes para a aplicação da tecnologia de dupla injeção de combustível em tratores agrícolas. Especificamente, envolvendo alunos do Grupo de Estudos em Máquinas e Mecanização agrícola e bolsistas de iniciação científica nos testes, validação e propagação da tecnologia.

Área Temática: Tecnologia e Produção

Instituições Parceiras: EDS Importações de equipamentos (Doação de kit de Injeção)

Número Estimado de Participantes: 10

Locais de Realização:

Departamento de Engenharia Agrícola UFLA
Setor de Mecanização Agrícola

Data de Início: 26/06/2023

Data de Término: 15/12/2025

Justificativa: O grande potencial de geração de biogás pelos produtores agrícolas, abre um caminho promissor à tecnologia de motores de combustão interna dual-fuel com queima combinada deste gás junto ao óleo diesel (ou biodiesel). Este processo de combustão é realizado por meio da instalação de um kit, composto pelos conjuntos de armazenamento e gerenciamento do motor. A grande vantagem deste sistema é o menor impacto ambiental, causado pela severa redução da emissão de poluentes; maior eficiência energética de combustão, obtida pelo poder energético do combustível renovável e, a fácil reversibilidade do sistema, permitindo ao motor funcionar no modo original em casos de falhas na produção de biogás.

Caracterização dos Beneficiários: Beneficiam-se com a realização do projeto alunos de graduação e iniciação científica, docentes, técnicos e produtores rurais do estado de Minas Gerais.

Objetivos:

Viabilizar a capacitação de produtores rurais e estudantes para a aplicação da tecnologia de dupla injeção de combustível em tratores agrícolas. Especificamente, envolvendo alunos do Grupo de Estudos em Máquinas e Mecanização agrícola e bolsistas de iniciação científica nos testes, validação e propagação da tecnologia.
Além do objetivo geral para realização deste projeto, busca-se atingir os seguintes objetivos específicos:
Aumento da performance da combustão do biogás em MCI frente à combustíveis convencionais;
Aumentar a eficiência de combustão em MCI dos tratores agrícolas;
Reduzir emissões de gases poluentes nos veículos e equipamentos agrícolas;
Incentivar a produção de biogás na agroindústria de pequeno e médio porte;
Oferecer uma alternativa de energia de baixo custo para as atividades agrícolas;
Capacitar alunos de graduação, produtores rurais e agentes de extensão nos temas relativos ao projeto;
Aumentar a rentabilidade dos produtores rurais através da redução do consumo de combustíveis fósseis nos tratores.

Metas: Instalar e testar um sistema de injeção bi-combustível em trator agrícola e medir a eficiência energética da mistura. Capacitar alunos e produtores com a aplicação da tecnologia.

Fundamentação Teórica:

Segundo dados do Centro de Estudos Avançados em Economia Aplicada (CEPEA), da Esalq/USP, em parceria com a Confederação da Agricultura e Pecuária do Brasil CNA, em 2022 as atividades do sector agropecuário representaram valores próximos a 25% do PIB (Produto Interno Bruto) do Brasil. Estes dados mostram a relevância econômica do setor e a importância em otimizar os processos agroindustriais no país.
Para conseguir atingir esta expressiva participação no PIB brasileiro, o setor agrícola consumiu em 2021, 4,3% de toda a energia gerada no país, segundo dados da EPE. De toda a energia consumida pelo setor agrícola, a maior parcela pode ser encontrada nos combustíveis, com ênfase para o óleo diesel, com 47% da energia total consumida no setor.
Além do impacto direto na economia do Brasil e nas finanças dos produtores rurais, a forte dependência do óleo diesel mineral para movimentar o setor agrícola traz consigo significativos impactos ambientais, visto que, a maioria dos motores agrícolas apresentam níveis de emissões elevados. Além disso, outro fator que agrava a poluição ambiental é o envelhecimento dos tratores e equipamentos, incrementando sua ineficiência de combustão e emissão de poluentes.
Um dos principais objetivos deste trabalho é a descarbonização dos combustíveis utilizados no sector agrícola do Brasil, este objetivo vai de acordo com os objetivos de desenvolvimento sustentáveis (ODS) da Organização das Nações Unidas (ONU) 7- Energia limpa e acessível, 9- Indústria, inovação e infraestrutura, 12- Consumo e produção responsáveis e 13 - Ação contra a mudança global do clima. Isto indica que o projeto se encaixa em um contexto de ações de mitigação de mudanças climáticas global.

Metodologia:

O estudo será desenvolvido no setor de Máquinas e Mecanização Agrícola do Departamento de Engenharia Agrícola da Universidade Federal de Lavras (UFLA). Será avaliado um protótipo de kit de injeção de combustível (Metano/GNV) em trator agrícola Agrale BX6110. Os testes serão realizados no Laboratório de Dinamometria do setor de mecanização e seguirão as normativas de ensaios de tratores proposto pela Organização para Cooperação e Desenvolvimento Econômico (OCDE) em seu código 2 – Ensaios em Tratores Agrícolas.
Após os testes serão realizadas oficinas junto à alunos dos cursos de Agronomia, Zootecnia, Engenharia Florestal, Engenharia Agrícola, produtores rurais e demais interessados com a finalidade de disseminação dos resultados e capacitação da equipe.
O kit de injeção será obtido através de doação pela empresa EDS importação. A instalação do kit de injeção será realizada por técnicos da empresa EDS, alunos de graduação, membros do GEMMA e docentes envolvidos no projeto. Os resultados dos testes serão publicados através de resumos, artigos e folhetos específicos nas atividades de extensão e divulgação de pesquisa.

Impactos na Formação Discente: O projeto contribui para a formação discente e profissional, promovendo a interação dos alunos com a sociedade através de capacitação de novos replicadores e produtores rurais. Os alunos são estimulados a conhecerem a tecnologia e refletir sobre a aplicabilidade no campo e formas de transferência aos produtores rurais e interessados.

Relação Ensino, Pesquisa e Extensão: As relações ensino, pesquisa e extensão são completamente atingidas neste projeto, visto que, inicialmente serão realizados testes padronizados de instalação dos sistemas de injeção e, posteriormente os resultados serão replicados através de atividades de extensão como dias de campo e oficinas. O projeto propicia que os envolvidos discentes criem estratégias para replicação do conhecimento e compreendam as dificuldades e desafios na disseminação de novas tecnologias. Ao final, o processo de extensão retroalimenta o ensino e a pesquisa, visto que os resultados contribuem para atualização de aulas em cursos de graduação e fomentam novas pesquisas para aprimoramentos dos sistemas de injeção de combustível, montagem dos cilindros nos tratores etc.

Relação com a Sociedade e Impacto Social: O impacto social relaciona-se com o aprimoramento da atividade produtiva e a redução na emissão de poluentes pelos tratores. Esta tecnologia, permite que os agricultores aproveitem melhor seus resíduos e reduzam o custo com combustíveis fósseis. Além disso, a sociedade em geral é beneficiada, visto que as externalidades da atividade produtiva são atenuadas, com menor poluição do ar, solo e águas e, a eficiência produtiva aumenta, com o incremento da renda dos produtores.

Resultados Esperados: Espera-se com o projeto, contribuir para a melhoria no processo produtivo agrícola e, promover a formação profissional e integração entre estudantes e produtores rurais. Contribuir para disseminação da tecnologia de injeção de combustíveis alternativos em tratores agrícolas, abrindo novas frentes de investigação nesta temática.

Indicadores de Acompanhamento e Avaliação: Serão elaborados relatórios de desempenho energético do trator ensaiado com e sem a dupla-injeção de combustível. Serão comparados com dados disponíveis na literatura em relação à eficiência energética.

Cronograma:

Etapa 1: Ensaios Dinamométricos (junho-setembro/2023).
Etapa 2: Oficinas e Disseminação da Tecnologia (setembro-dezembro/2023).

Descrição Resumida: Os tratores exigem alta demanda energética e utilizar combustíveis alternativos pode incrementar a eficiência produtiva e aumentar a renda de produtores. O objetivo deste projeto é viabilizar a capacitação de produtores rurais e estudantes para a aplicação da tecnologia de dupla injeção de combustível em tratores agrícolas. Espera-se como resultado principal do projeto, menores emissões de poluentes, maior eficiência produtiva e renda para os agricultores.

Equipe:

Alunos de Graduação:

Nenhum

Docentes:

• RAFAEL DE OLIVEIRA FARIA - Início: 22/06/2023 - Término: Não definido - Vínculo: Ativo
• CARLOS EDUARDO CASTILLA ALVAREZ - Início: 22/06/2023 - Término: Não definido - Vínculo: Ativo
• CARLOS EDUARDO SILVA VOLPATO - Início: 22/06/2023 - Término: Não definido - Vínculo: Ativo
• ALDIR CARPES MARQUES FILHO - Início: 22/06/2023 - Término: Não definido - Vínculo: Ativo

Técnicos Administrativos:

Nenhum

Alunos de Pós-Graduação:

Nenhum

Outros Usuários:

Nenhum

Renovações de Projetos:

Coordenador do Projeto: ALDIR CARPES MARQUES FILHO

Setor: DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA

E-mail Institucional: aldirufla.br

E-mail Alternativo: aldir.marquesgmail.com

Situação de Aprovação: Registrado

Submetido pelo Coordenador do Projeto em: 29/06/2023 - 11:24:41

Aprovado pelo Conselho Departamental (Lavras) ou pelo Colegiado de Extensão (Paraíso) em: 08/08/2023 - 17:59:07

Aprovado pelo Colegiado de Extensão (Lavras) ou pelo Diretor da UA (Paraíso) em: Nenhuma

Histórico de Coordenação:

• ALDIR CARPES MARQUES FILHO: De 22/06/2023 a 29/12/2023.
• ALDIR CARPES MARQUES FILHO: De 28/08/2024 em diante.