O ITA foi pioneiro no desenvolvimento do motor a álcool nacional pelo Cel. Aviador Eng. e Prof. Urbano Ernesto Stumpf, Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), 1953. Os primeiros passos para industrialização também foram tomados pelo Prof. Stumpf que começou seus testes com a frota de veículos da TELESP (Telecomunicações de São Paulo). Na década de 70 o motor a álcool é lançado no país inteiro. A continuação das pesquisas em motores e combustíveis alternativos levou a Divisão de Motores do Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento (IPD), do Centro Técnico Aeroespacial (CTA), a desenvolver também o primeiro motor a gás natural para ônibus do país.
A sua empresa a PENTRA, foi encarregada em 1974 de desenvolver e adaptar os motores a álcool, que tanto sucesso alcançou naquela época. Seu pioneirismo nas pesquisas para uso do álcool como combustível ao primeiro motor movido a óleos vegetais, rendeu-lhe diversos prêmios. Seu pioneirismo nas pesquisas para uso do álcool como combustível ao primeiro motor movido a óleos vegetais, rendeu-lhe diversos prêmios. O prof. Stumpf recebeu uma homenagem póstuma com a publicação da Lei Nº10.968, de 9 de novembro de 2004, que denomina “Aeroporto de São José dos Campos – Professor Urbano Ernesto Stumpf” o aeroporto da cidade de São José dos Campos, no Estado de São Paulo.
Nos anos 80 muitas patentes referentes ao projeto do carro a álcool foram depositadas pela CTA, tendo como inventor Ernesto Stumpf. A patente PI 8106855, mostra um carburador específico para álcool. A invenção trata de um carburador com venturi de área variável, projetada para operar com álcool combustível. Os carburadores tradicionais para motores à gasolina, quando adaptados para o uso do álcool apresentavam deficiências na pulverização do álcool e distribuição desigual na mistura álcool-ar, além de problemas de corrosão dos materiais empregados. Feitos à base de zinco e latão, nestes carburadores tradicionais o álcool se constitui um eletrólito perfeito porque contém água e é condutor elétrico. Tentativas de revestimentos anticorrosivos ou o uso de plásticos não se mostravam eficazes. Carburadores de Venturi variável onde este Venturi realiza ao mesmo tempo a modulação da potência, até então tinham pouca aplicação por problemas de vedação. A invenção proposta nesta patente consiste na substituição do corpo metálico dos carburadores convencionais por um corpo em material plástico, sem canais ou roscas. Um pistão, que se desloca num cilindro, constitui-se num balanceador das forças axiais devidas ao diferencial de pressão, que atua sobre o fuso, diferencial este equilibrado através de uma haste tubular. Os orifícios pulverizadores encontram-se em canal anular na periferia da seção mais estrangulada do Venturi.
Desenvolvido no Brasil, este tipo de motor apresentou inicialmente algumas falhas, as quais foram corrigidas com o decorrer do tempo. Atualmente, os motores a álcool possuem ótimo desempenho, equipando todas as marcas e modelos das várias versões destinadas ao público consumidor.
O Programa Nacional do Álcool, data de 1975, estabelecido no governo Geisel, pelo Decreto no 76.593 de 14 de novembro daquele ano e foi instituído para apoiar e desenvolver a potencialidade e o “know-how” brasileiro na fabricação do álcool etílico da cana de açúcar. Na verdade o Brasil tem um programa pioneiro para produzir e consumir álcool para fins automotivo desde 1927, quando foi instalada a primeira bomba de álcool do Brasil, na Praça do Diário de Pernambuco, pela Usina Serra Grande de Alagoas, cujo combustível era um “blending” batizado com o nome de USGA, das iniciais daquela usina, de propriedade do Dr. Salvador Lira, um dos pioneiros do álcool no país. O empreendimento manteve-se até os primeiros anos da década seguinte, com bastante êxito em Pernambuco e Alagoas, estados onde sua comercialização atingiu níveis expressivos. Paralelamente a algumas experiências que foram desencadeadas no país, nos anos que sucederam a Primeira Guerra Mundial, a Usina Serra Grande, localizada no Município de São José da Laje – Alagoas, desde o ano de 1921 passou a pesquisar e desenvolver um combustível a base de álcool em substituição à gasolina, tendo importado todo maquinário necessário à realização do empreendimento da Alemanha (que detinha as patentes da Eletrina – 50% álcool desnaturado e 50% benzol – e o Leuchtspiritus – cerca de 35% de hidrocarbonetos benzênicos). A principal motivação para tal alternativa, segundo vários autores, era a crise na indústria e agricultura provocada pela retração do mercado internacional do pós-guerra, que culminou na grande depressão de 30. Como no tempo toda gasolina era importada dos Estados Unidos. Um combustível nacional significaria economia de divisas e principalmente a independência energética.
A fórmula da Usga não encerrava muitos segredos. Tratando-se de uma mistura de álcool e éter etílicos, adicionada de uma pequena porcentagem de óleo de rícino (óleo de mamona) No tempo já existia comercialmente em outros países misturas semelhantes como a Natalite – 45% de éter (seu papel era melhorar o rendimento do motor, pois formando uma mistura não azeotrópica, sua maior expansibilidade conferia efeito equivalente à elevação da taxa de compressão, aproveitando melhor as características antidetonantes do álcool) e 55% de álcool etílico – originária da África do Sul. Mas como mostram resultados obtidos em testes públicos realizados, naquele período, em Pernambuco, envolvendo estes e outros combustíveis a base de álcool, as frações adotadas na Usga conferiam-lhe um rendimento superior. Fato creditado pelos artigos da época a influência direta das condições tais como temperatura, altitude e umidade no resultado da melhor fração utilizada. Em 1934 em Divinópolis – MG foi instalada uma bomba de álcool da mandioca. Em 1931, pelo Decreto-lei 19.317, o etanol foi oficialmente batizado com o nome de Álcool Motor, quando apareceram bombas de álcool pelo resto do Brasil. Em 1933, pelo Decreto 22.789, foi criado o Instituto do Açúcar e do Álcool, porem naquele documento já era estimulada a produção de álcool de outras fontes, além da cana de açúcar.
Para identificar a proporção ideal da mistura álcool-gasolina, o governo brasileiro recorreu aos pesquisadores do Centro Tecnológico Aeroespacial (CTA) , em São José dos Campos. Eles concluíram que um volume de até 15% de álcool poderia ser acrescido à gasolina sem qualquer modificação nos motores usados na época, sendo 10% a quantidade ideal. Com pequenas adaptações o teor poderia subir para 25 %. Em 1975, um Dodge 1800 tornara-se o primeiro veículo movido por motor a álcool a rodas no Brasil. Um ano depois, o Dodge, um Fusca e um Gurgel Xavante fariam um giro de 8000 km por nove estados (o Circuito de Integração Nacional) para demonstrar a viabilidade técnica do carro a álcool. O feito só foi possível porque técnicos do Instituto Nacional de Tecnologia no Rio de Janeiro, desenvolveram materiais que suportavam a corrosividade do álcool, e engenheiros do CTA adaptaram o motor à gasolina às propriedades físico-químicas do combustível.
O Programa Nacional do Álcool – Proálcool, incentivou a expansão da área cultivada com cana de açúcar, da espécie “Saccharum officinarum”, originária da Ásia, que chegou a Península Ibérica trazida pelos árabes, quando a invadiram, no século X, tendo emigrado para a Ilha da Madeira, Açores, e de lá para a Ilha de Itamaracá, Capitania de Pernambuco, de Duarte Coelho Pereira, em 1520, onde foi plantado o primeiro rebolo de cana do Brasil, trazido pelos portugueses. De uma produção de 700 milhões de litros/ano em 1974, chegamos a 15 bilhões de litros, no auge da produção em 1988, em cerca de 600 destilarias, como resposta da iniciativa privada ao programa de Energia Alternativa.
Contando com uma série de incentivos, a indústria automotiva passou a colaborar de forma bastante ativa com o Proálcool. Nos anos de 1980 e 1981 a produção de veículos a álcool já chegava a quase 30% do total de automóveis (veículos de passeio e utilitários) fabricados no Brasil. Este percentual cresceria para 88% em 1993, 94,8% em 1985 e atingiu seu auge em 1986, quando 96% dos veículos produzidos no Brasil neste ano eram movidos a álcool.
As biomassas das quais podemos obter o álcool etílico de fórmula C2 H5 OH (etanol) estão classificadas em três grupos: 1) Plantas e matérias ricas em açucares (cana-de açúcar, sorgo sacarídeo,Stevia rebaudiana, etc.); 2) Plantas ricas em amidos (mandioca, batata, milho, etc.), transformáveis em açúcar, pelas enzimas; 3) Plantas ricas em celulose (madeira, bambu, aguapé, etc.). Os tipos de álcool que temos no mercado, para o uso automotivo, recebem o nome de álcool carburante. São compostos oxigenados adicionados à gasolina (quando o objetivo for o aumento de octanagem) ou para uso puro em motores projetados para utilização de tal combustível. O metanol é um álcool oriundo da mesma família do etanol; seu uso, como carburante, remonta ao início do século, quando teve sua utilização como combustível pelo pioneiro Henry Ford. Nos primórdios do desenvolvimento da tecnologia dos motores a combustão interna, em 1916, Ford já declarava que “o álcool é mais limpo e melhor combustível para automóveis do que a gasolina e acredito que será o combustível do futuro para os motores de combustão interna”. Os alemães, na 2ª guerra mundial, utilizaram tal combustível em larga escala.
O álcool hidratado utilizado como combustível no Brasil tem duas particularidades, Patrick: alta resistência à detonação (como se tivesse alta octanagem, embora o álcool não possua octanas) e baixo poder calorífico (gera menos energia na queima que a gasolina). Em função dessas características, o motor a álcool pode utilizar taxa de compressão mais elevada, mas requer uma relação estequiométrica diferenciada, ou seja, a mistura ar-combustível tem de ser mais rica (com mais combustível) que no motor a gasolina. Na prática, isso significa que o motor a álcool pode obter mais potência e torque — o que não ocorre em alguns casos por simples escolha do fabricante –, mas consume mais combustível. A utilização do álcool como combustível implica aumento de consumo devido ao menor poder calorífico, quando comparado ao da gasolina. Isto significa que é necessária maior quantidade de combustível para realização do mesmo trabalho. Nos tempos áureos do álcool o governo o subsidiava de modo a mantê-lo em proporção interessante diante da gasolina, compensando no preço por litro o maior consumo dos motores de combustível vegetal. Hoje essa proporção se alterou e o álcool deixou de ser viável, aumentando o custo por quilômetro. Algumas vantagens do álcool, como o menor índice de emissões, perderam importância com as normas de controle de poluição que restringiram também as emissões dos motores a gasolina.
O etanol ou AEHC, álcool etílico hidratado carburante, é produzido no Brasil através da fermentação de açúcares (amido e celulose), e é o combustível que adquirimos nas bombas dos postos de serviço. Sua composição de álcool e água é padronizada pela ABNT, CNP e INPM, pois alterações em sua densidade acarretarão mau funcionamento e possíveis danos internos ao motor. O álcool hidratado é utilizado exclusivamente como combustível, por motivos de economia produtiva e por sua eficiência. É adicionada pequena quantidade de gasolina para inibir seu uso doméstico ou na fabricação de bebidas, por exemplo.
Segundo o engenheiro José Walter Batista Vidal, secretário de Tecnologia Industrial no governo Geisel e idealizador do programa PRÓ-ALCOOL: “Quais são, entre os hidratos de carbono, aqueles que têm alta concentração energética? Celulose, que você pega um pau de fósforo e a madeira devolve sob a forma de fogo a energia que recebeu do sol. O fósforo faz só a erupção, inicia o processo, mas depois é a madeira devolvendo a energia que armazenou do sol. O que é o etanol? O etanol é energia que passou de uma forma de açúcar para forma líquida, que são os álcoois. E ele explode e movimenta os motores e essa coisa toda. O álcool substitui a gasolina, o ciclo Otto dos motores, ele não serve para o ciclo diesel, que é mais eficiente que o da gasolina. Aí a natureza nos dá os óleos vegetais. Você tem centenas de óleos no Brasil, desde a mamona, o girassol, a colza, a soja, o dendê, o babaçu, uma porção de óleos. Para ter ideia da dimensão dessa coisa, só o dendê na região amazônica são 70 milhões de hectares, com baixíssima produtividade de floresta, sem nenhuma tecnologia são 4 toneladas por hectare por ano, dá para produzir 6 milhões de barris/dia de óleo diesel. Isso é praticamente a produção de petróleo da Arábia Saudita”.
Quando o Governo Brasileiro instituiu o Programa Nacional do Álcool (PROALCOOL), no início da década de 70, o Centro Técnico Aeroespacial (CTA) foi chamado para colaborar no esforço de viabilizar o uso do álcool combustível, pois era na época o único centro de pesquisa em condições de desenvolver estudos no campo de combustíveis. Em face do sucesso do PROALCOOL, surgiu naturalmente o interesse por parte do Governo em expandir os trabalhos no sentido de substituir também os motores a óleo diesel. Novamente o CTA foi convidado, pela antiga Secretária de Tecnologia Industrial (STI), do Ministério da Indústria e Comércio (MIC), a colaborar no esforço de desenvolver um motor ciclo Otto a etanol para aplicação pesada, visando gerar tecnologia realmente nacional no campo de motores alternativos de combustão interna, usando combustíveis oriundos da biomassa. Assim foi criado no início da década de 80 o Projeto Motor Brasileiro. Devido a problemas com a liberação de recursos, o primeiro protótipo só ficou pronto em julho de 1986. Naquela época, os recursos financeiros já eram escassos, motivo pelo qual apenas cinco protótipos chegaram a ser montados. Os recursos financeiros liberados para o Projeto somaram um pouco mais de 10% do total previsto. A partir de 1987, ano em que o Estado entrou com apenas 3% dos investimentos totais no Programa, e que se prolonga até os dias atuais, foi a forte retração dos recursos públicos para financiar o Proálcool, associado às incertezas acerca da continuidade deste Programa de governo, contribuíram para mudança de política do Proálcool. Quando o Proálcool foi criado, o mercado açucareiro apresentava preços em queda e o mercado do petróleo apresentava preços em ascensão. Nos dias atuais estes dois fatores, que levaram a promulgação do Proálcool, foram bastante alterados. Somente junto ao Banco do Brasil (sem considerarmos a Receita Federal, o ex-IAA, Bancos Estaduais, ao INSS etc) as dívidas dos usineiros chegam ao montante de US $ 5 bilhões . Isto é muito grave para um setor que obteve US $ 5.895 bilhões de recursos públicos entre 1976 e 1989, período o qual os recursos para o financiamento agrícola em todo o país minguaram e as taxas de juros passaram a ser escorchantes para o conjunto das atividades agropecuárias.
Esta situação desestimulou a expansão e a renovação dos canaviais. Em 1989, em um contexto de recrudescimento dos preços do açúcar no mercado mundial para o patamar de US $ 0,15 por libra-peso, os produtores (principalmente aqueles que tinham usinas e destilarias) passaram a desviar a matéria-prima da produção de álcool para a fabricação do açúcar visando à exportação . Deste modo, no final de 1989 ocorreu um choque do álcool, levando a formação de grandes filas nos postos de abastecimento em todas as cidades brasileiras. Os paradoxos finais foram que no final dos anos 80, o Brasil estava importando metanol para abastecer a frota de veículos, bem como adicionando 5% de gasolina ao álcool carburante. Enquanto isso o preço da gasolina e do petróleo desabavam nas praças internacionais do patamar de mais de US $ 30,00 o barril, para o patamar de US $ 20,00 o barril . O lema do “pode usar que não vai faltar” caiu por terra e desde então o Proálcool entrou em uma séria crise de confiabilidade.
Na década de 90, o governo brasileiro acaba com os descontos no IPI dos carros a álcool, abre o mercado para veículos importados, que não eram oferecidos com motores a etanol, e estimula a produção de carros populares com motores de 1000 cilindradas, que não haviam sido adaptados para o novo combustível. Hoje, mesmo com o anúncio das intenções governamentais em expandir o Programa, pairam um conjunto de incertezas sobre o futuro do Proálcool. A começar pela estagnação da produção de veículos a álcool no Brasil. Se no ano de 1988 as vendas de veículos a álcool chegaram a 94% no país, em 1995 este percentual era de minúsculos 3% . Naturalmente, caso a tendência de término da produção de carros movidos exclusivamente a álcool se consume a produção de álcool carburante será bastante afetada, devendo declinar substancialmente.
No auge do Proálcool, o Programa Nacional do Álcool, em 1985, 85% dos veículos leves fabricados no País eram movidos a álcool. Os usuários tinham de enfrentar pequenos inconvenientes, como a dificuldade de dar a partida ao motor nos dias frios, o alto consumo e a corrosão das peças metálicas. Conduzir um carro novo a álcool é bem diferente do que era fazê-lo nos anos 80. A injeção eletrônica acabou com os problemas na partida, os tanques de combustível foram revestidos com materiais inoxidáveis e as peças metálicas receberam ligas resistentes à corrosão. O resultado disso é um veículo mais potente, pelo maior poder energético do álcool, e mais econômico – um Volkswagen 1.600 a álcool faz, como os veículos médios comuns, de 10 a 12 quilômetros por litro de um combustível que custa 1/3 do preço da gasolina.
A tecnologia do álcool desenvolvida no Brasil despertou o interesse de outros países. A Índia deve mesmo adotar a tecnologia brasileira para transformação do álcool em etanol combustível, afirmou em 2002, o novo embaixador da Índia no Brasil, Amitava Tripathi. Em termos comerciais, o acordo de cooperação técnica vai resultar em aumento das exportações brasileiras de automóveis, máquinas e equipamentos para a Índia construir ou adaptar suas usinas para a produção de etanol e na formação de joint ventures (parcerias) entre empresas dos dois países para produção de etanol em território indiano, confirmou o diplomata. Uma delegação de empresários brasileiros, liderada pelo secretário de Desenvolvimento da Produção, Reginaldo Arcuri, está na Índia nesta semana para mostrar o Programa Brasileiro de Álcool e da tecnologia do carro a álcool desenvolvida pela indústria automotiva.
Fonte: http://www.uol.com.br/bestcars/ct-combu.htm
http://www.uol.com.br/bestcars/ct/alcool.htm
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https://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_Ato2004-2006/2004/Lei/L10.968.htm
acesso em dezembro de 2004
Agradeço ao filho do inventor, Ricardo Dantas Stumpf ([email protected]) pelo envio em dezembro de 2004 de dados para composição desta página