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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/60002| Tipo: | Tese |
| Título: | Síntese e caracterização de novas moléculas derivadas da mistura de ácidos graxos do óleo da mamona (Ricinus Communis l.) para aplicação em biolubrificantes |
| Título em inglês: | Synthesis and characterization of new molecules derived from the mixture of fatty acids from castor oil (Ricinus Communis l.) for application in biolubricants |
| Autor(es): | Rios, Ítalo Castro |
| Orientador: | Ricardo, Nágila Maria Pontes Silva |
| Palavras-chave: | Óleo da Mamona;Antioxidante.;Biolubrificantes;Biodegradabilidade. |
| Data do documento: | 2021 |
| Citação: | RIOS, Ítalo Castro. Síntese e caracterização de novas moléculas derivadas da mistura de ácidos graxos do óleo da mamona (Ricinus Communis l.) para aplicação em biolubrificantes. 2020. 119 f. Tese (Doutorado em Química)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2021. |
| Resumo: | O frequente aumento do preço do petróleo e a possibilidade de esgotamentos das reservas vêm motivando inúmeros pesquisadores pela busca de combustíveis e derivados, como os lubrificantes alternativos baseados em diferentes óleos vegetais e/ou animais. Sendo assim, o presente trabalho teve como objetivo: um estudo comparativo entre os catalisadores PTSA e Amberlyst-15 dry, produzir 26 amostras de biolubrificantes a partir da mistura dos ácidos graxos do óleo da mamona, modificando-os estruturalmente através de reações orgânicas, tais como: esterificação, epoxidação e abertura dos anéis oxiranos, estudar os aditivos antioxidantes TBHQ, XTREN 8 e 12, NAUGALUBE® e ácido ascórbico, em diferentes concentrações para avaliar a influência destes nos valores de estabilidade oxidativa, estudar a taxa de biodegradabilidade das amostras de óleo mineral, óleo vegetal, mistura de ácidos graxos e biolubrificantes pelo método da bio-cinética e avaliar a degradação térmica de amostras biolubrificantes com diferentes polaridades. O estudo realizado entre os catalisadores apresentou o catalisador PTSA mais eficiente. Em seguida, os álcoois metanol, etanol, propanol, 3-metil-1-butanol, butanol, terc-butanol, hexanol, ciclohexanol, octanol e 2-etilhexanol foram utilizados na reação de esterificação para avaliar a influência estrutural nas propriedades físico-químicas dos ésteres, com isso os ésteres produzidos a partir dos álcoois 3-metil-1-butanol, 2-etilhexanol e propanol foram escolhidos para dar continuidade no processo de modificação estrutural da mistura dos ácidos graxos do óleo de mamona. Em seguida, realizou-se uma reação de epoxidação, medindo também as propriedades físico-químicas. Em seguida, os ésteres epoxidados foram submetidos a reações de abertura dos anéis oxiranos, com os reagentes água, 3-Metil-1-Butanol, Butanol, 2-Etilhexanol, Ácido Iso-Butírico e Ácido Butírico, para produção dos biolubrificantes com diferentes polaridades. Através da avaliação dos parâmetros físico-químicos, pôde-se concluir que os materiais obtidos possuem alto potencial de aplicação industrial como biolubrificantes, sobretudo por possuir excelentes propriedades a frio e por atenderem as classificações de viscosidade SAE e ISO. Já o teste dos aditivos antioxidantes e o teste de blenda de aditivos, primários e removedor de oxigênio, em uma amostra de biolubrificante, permitiu observar que, quanto maior a concentração de antioxidante, maior o tempo de estabilidade oxidativa e que a composição dos antioxidantes influencia diretamente nesse parâmetro físico-químico. O estudo de biodegradabilidade, sem uso de microrganismos, entre as amostras avaliadas demonstrou que o óleo vegetal possuiu o menor tempo de meia vida, 12 dias, e a maior taxa de biodegradabilidade, 65%, diferentemente do seu análogo mineral que apresentou um tempo de meia vida de 222 dias e uma baixa taxa de biodegradabilidade. O estudo de análise térmica demonstrou que diferentes polaridades dos biolubrificantes influencia diretamente nos valores de energia de ativação, no caso, o biolubrificante mais polar, que apresenta maior quantidade de hidroxila em sua estrutura, apresentou valores superiores do que aquele mais apolar. Os resultados são animadores para aplicação industrial dos materiais sintetizados, pois os diferentes reagentes utilizados nas sínteses dos materiais atendem a uma ampla faixa de utilização dos mesmos no cenário industrial. |
| Abstract: | The frequent rise in the oil price and the possibility of depletion reserves have been motivated the researchers to search for fuels and derivatives, like alternative lubricants based on different vegetable oils and/or animals. Thus, the present work aimed to: a comparative study between PTSA and Amberlyst-15 dry catalysts, produce 26 samples of biolubricants from mixture castor oil fatty acids, structurally modifying them through organic reactions, such as: esterification, epoxidation and oxirane rings opening, study the antioxidant additives TBHQ, XTREN 8 e 12, NAUGALUBE® and ascorbic acid, in different concentrations to evaluate their influence on oxidative stability values, study the biodegradability rate from the samples mineral oil, vegetable oil, mixture of fatty acids and biolubricants, using the bio-kinetics method and evaluate the biolubricant samples thermal degradation with different polarities. The study carried out between the catalysts showed that PTSA catalyst was the most efficient. Then, the alcohols methanol, ethanol, propanol, 3-methyl-1-butanol, butanol, tert-butanol, hexanol, cyclohexanol, octanol and 2-ethylhexanol were used in the esterification reaction to evaluate esters physicochemical properties structural influence, with this, the esters produced from the 3-methyl-1-butanol, 2-ethylhexanol and propanol alcohols were chos,n to continue the structural modification process of mixture castor oil fatty acid. Then, an epoxidation reaction was carried out, also measuring the physical-chemical properties. Then, the epoxidized esters were subjected to oxirane rings opening reactions with the reagents water, 3-Methyl-1-Butanol, Butanol, 2-Ethylhexanol, Iso-Butyric Acid and Butyric Acid, for the production of biolubricants with different polarities. The physical-chemical parameters were analyzed and it was possible to conclude that the obtained materials have a high potential for application as biolubricants, mainly for having excellent cold properties and for meeting the SAE and ISSO viscosity classifications. The antioxidant additives test and the blend additives test, primary and oxygen remover, in a biolubricant sample, allowed us to observe that the antioxidant concentration higher, the longer the oxidative stability time and that the antioxidants composition influences directly in this physical-chemical parameter. The biodegradability study, without microorganisms use, among the samples evaluated showed that the vegetable oil had the shortest half-life, 12 days, and the highest biodegradability rate 65%, unlike its mineral analog, which showed a half-life of 222 days and a low biodegradability rate. The thermal analysis study showed that different polarities of the biolubricants directly influence the activation energy values, in this case, the more polar biolubricant, which has a greater amount of hydroxyl in its structure, presented higher values than the apolar biolubricant. The results are encouraging for the synthesized materials industrial application, since the different reagents used in the materials synthesis serve a wide range in the industrial scenario use. |
| URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/60002 |
| Aparece nas coleções: | DQOI - Teses defendidas na UFC |
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