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Tipo: Tese
Título: Síntese de ésteres lubrificantes a partir de óleos de moringa (Moringa oleifera Lam.) e da tilápia do nilo (Oreochromis niloticus) e polióis sem o hidrogênio β
Título em inglês: Synthesis of lubricants esters from moringa (Moringa oleifera Lam.) and Nile tilapia (Oreochromis niloticus) oils and polyols without β hydrogen
Autor(es): Moreira, Denise Ramos
Orientador: Ricardo, Nágila Maria Pontes Silva
Palavras-chave: Biolubrificante;Moringa;Tilápia do Nilo;Polióis sem o hidrogênio β
Data do documento: 2021
Citação: MOREIRA, Denise Ramos. Síntese de ésteres lubrificantes a partir de óleos de moringa (Moringa oleifera Lam.) e da tilápia do nilo (Oreochromis niloticus) e polióis sem o hidrogênio β. 2021.191 f. Tese (Doutorado em Química) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2021.
Resumo: A sustentabilidade tem se estabelecido enquanto área de pesquisa ao longo dos últimos anos suscitando uma série de temas relacionados à preservação ambiental. Nessa esteira, a busca por alternativas biosseguras e eficientes aos produtos fósseis é cada vez mais necessária. O desenvolvimento de lubrificantes a partir de fontes oleaginosas renováveis (biolubrificantes) vem se destacando, uma vez que esses produtos apresentam características desejáveis, como alta viscosidade, baixa volatilidade e, principalmente, serem não tóxicos e biodegradáveis. Os óleos não comestíveis extraídos das sementes de moringa (Moringa oleifera Lam.) e das vísceras da tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus) podem ser usados como matéria-prima para produção de biolubrificantes, visto que possuem altos teores de ácido oleico, o que proporciona uma boa estabilidade térmica, e são produzidos com bons rendimentos. Entretanto, a presença de grupamentos instáveis na cadeia dos triacilgliceróis (TAG) limita seu uso em temperaturas extremas. Dessa forma, modificações químicas na cadeia dos TAGs podem ser utilizadas para otimizar o uso de óleos vegetais e animais em processos de lubrificação. Nessa perspectiva, o objetivo deste trabalho é sintetizar novos ésteres a partir dos óleos de moringa, tilápia do Nilo e ácido oleico utilizando polióis comerciais e não comerciais que não possuam o hidrogênio β. A estratégia sintética proposta se iniciou com a hidrólise do TAGs de moringa e tilápia para obtenção dos ácidos graxos livres (AGLs), seguida pela reação de esterificação dos AGLs com polióis sem o hidrogênio β (trimetilolpropano – TMP e pentaeritritol – PE). Além disso, foram sintetizados cinco polióis análogos ao TMP e ao neopentilglicol (NPG), os quais foram utilizados para a síntese de poliésteres com o ácido oleico. Todos os poliésteres sintetizados nesta pesquisa apresentaram elevados resultados de viscosidade, índice de viscosidade (IV entre 153 e 221) e estabilidade termo-oxidativa (Tonset entre 258 e 323 ºC). As análises de DSC demonstraram que o uso de poliésteres de NPG e TMP são ideais em aplicações em baixas temperaturas (ponto de fusão entre -47 e -0,1 ºC). Por outro lado, poliésteres de PE se apresentam na forma de um gel em temperatura ambiente. Os testes reológicos realizados com os poliésteres de tilápia e ácido oleico indicaram um comportamento predominantemente Newtoniano em temperaturas de 20, 40 e 60 ºC. O comportamento tribológico dos oleatos, verificado através do teste “four ball”, apresentou a formação de um tribofilme eficiente com baixos valores de coeficiente de atrito e diâmetro de cicatrizes de desgaste, indicando que os polióis não comerciais análogos ao TMP e NPG são promissores para a síntese de novos lubrificantes. Ademais, todos os poliésteres foram considerados biosseguros (atóxicos) quando testados com os modelos de Artemia salina e Zebrafish. Conjuntamente, os resultados desta pesquisa demonstram que poliésteres obtidos a partir de fontes naturais são vantajosos substitutos aos lubrificantes fósseis, pois apresentam boa estabilidade térmica, são biosseguros e, sobretudo, são advindos de fontes renováveis.
Abstract: Sustainability has been established as a research area over the last few years, raising a series of themes related to environmental preservation. In view of this, the search for biosafe and efficient alternatives to fossil products is increasingly necessary. The development of lubricants from renewable oleaginous sources (biolubricants) has stood out, since these products have desirable characteristics, such as high viscosity, low volatility and, above all, they are non-toxic and biodegradable. The inedible oils extracted from the seeds of moringa (Moringa oleifera Lam.) and the viscera of the Nile tilapia (Oreochromis niloticus) can be used as raw material for the production of biolubricants, as they have high levels of oleic acid, which provides good thermal stability, and are produced with good yields. However, the presence of unstable groups in the triacylglycerol (TAG) chain limits its use in extreme temperatures. Thus, chemical modifications in the TAG chain can be used to optimize the use of vegetable and animal oils in lubrication processes. In this perspective, the objective of this work is to synthesize new esters from moringa, Nile tilapia, and oleic acid oils using commercial and non-commercial polyols that do not contain β-hydrogen. The proposed synthetic strategy began with the hydrolysis of TAGs from moringa and tilapia to obtain free fatty acids (FFAs), followed by the esterification reaction of FFAs with polyols without β-hydrogen (trimethylolpropane – TMP and pentaerythritol – PE). Additionally, five polyols analogous to TMP and neopentylglycol (NPG) were synthesized and used for the synthesis of polyesters with oleic acid. All polyesters synthesized in this research showed high results for viscosity, viscosity index (VI between 153 and 221) and thermo-oxidative stability (Tonset between 258 and 323 ºC). DSC analyses have shown that the use of NPG and TMP polyesters are ideal in low temperature applications (melting point between -47 and -0.1 °C). On the other hand, PE polyesters are in a gel-like form at room temperature. Rheological tests performed with tilapia and oleic acid polyesters indicated a predominantly Newtonian behaviour at temperatures of 20, 40 and 60 ºC. The tribological behaviour of oleates, verified through the four-ball test, showed the formation of an efficient tribofilm with low values of friction coefficient and wear scar diameter, indicating that non-commercial polyols analogous to TMP and NPG are promising for the synthesis of new lubricants. Furthermore, all polyesters were considered biosafe (non-toxic) when tested with the Artemia salina and Zebrafish models. The results of this research demonstrate that polyesters obtained from natural sources are advantageous substitutes for fossil lubricants, as they present good thermal stability, are biosafe and, above all, come from renewable sources
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/62032
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