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Type: Dissertação
Title: Avaliação da estabilidade oxidativa do biodiesel de óleo de cártamo (Carthamus tinctorius L.) utilizando antioxidantes sintéticos e naturais
Title in English: Evaluation of the oxidative stability of biodiesel from safflower oil (Carthamus tinctorius L.) using synthetic and natural antioxidants
Authors: Braga, Emanuelle Fernandes
Advisor: Rios, Maria Alexsandra de Sousa
Keywords: Biodiesel;Óleo de cártamo;Estabilidade oxidativa
Issue Date: 27-Jun-2023
Citation: BRAGA, E. F. Avaliação da estabilidade oxidativa do biodiesel de óleo de cártamo (Carthamus tinctorius L.) utilizando antioxidantes sintéticos e naturais. 2023. 83f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnolgia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.
Abstract in Brazilian Portuguese: O biodiesel é um combustível renovável e não tóxico resultado da reação de transesterificação, a partir de óleos vegetais. Em 2019, 68% do biodiesel oferecido no Brasil foi produzido a partir do óleo de soja, n o entanto, problemas como irregularidade das chuvas e das temperaturas, comuns no Brasil, impacta m as lavouras de soja, sendo responsáveis por baixos rendimentos, abalando diretamente a economia. Nesse contexto, o óleo de cártamo vem sendo desenvolvido no semiárido nordestino, devido às sua característica de resistência às adversidades climáticas, especialmente estiagens, visto que suas raízes são profundas e se adaptam a temperaturas elevadas. No entanto, como a desvantagem do biodiesel de cártamo é a sua baixa estabilidade oxidativa , é necessário a utilização de antioxidantes , possibilitando o seu armazenamento a longo prazo . Dessa forma, objetivo desse trabalho foi estudar o processo de produção do biodiesel a partir do óleo de cártamo em escala laboratorial, caracterizá-lo por meio dos parâmetros físico químicos (índice de acidez, densidade e viscosidade), do RMN¹H, teor de ésteres obtido por cromatografia gasosa, e em especial, avaliar a sua estabilidade oxidativa quando adicionado o s antioxidante sintéticos: BHT e DMP30 e os antioxidantes naturais produzidos a partir da casca da castanha de caju: LCC natural e LCC técnico. Para a obtenção do biodiesel, foi realizada uma reação de transesterificação em duas etapas , e e m seguida, as amostras foram dopadas com os possíveis potencias antioxidantes para verificar a estabilidade oxidativa das amostras por meio do método Rancimat e da técnica UV Vis . Dessa forma, conclui se que o biodiesel de cártamo apesar de atender aos requisitos de densidade, viscosidade e índice de acidez, ainda precisa da adição de antioxidantes para ficar dentro do limite de estabilidade oxidativa estabelecido pela ANP . Na caracterização estrutural, a ressonância magnética nuclear apontou uma conversão de 95,5%, enquanto a cromatografia gasosa constatou uma conversão de 97 78%. O DMP 30 foi o antioxidante que obteve uma maior melhora na estabilidade oxidativa, superando o antioxidante de uso comercial, BHT . Já os antioxidantes naturais não apresentaram mudanças significativas nas concentrações estudadas. Também foi mostrado que com a utilização da técnica do UV Vis foi possível distinguir as bandas de oxidação das amostras oxidadas da não oxidada , pois quanto maior a estabilidade oxidativa pelo método Rancimat, menor é o pico de absorbância Portanto, a técnica de absorção UV Vis pode ser aplicada para monitorar quantitativamente a degradação oxidativa do biodiesel de forma rápida e prática.
Abstract: Biodiesel is a renewable and non toxic fuel, resulting from the transesterification reaction from vegetable oils. In 2019, 68% of the biodiesel offered in Brazil was produced from soy oil, however, problems such as irregular rainfall and temperatures, common in Brazil, impact soy crops, being responsible for low yields, directly affecting the economy. In this context, safflower oil has been developed in the northeastern semi arid region, due to its characteristic of resistance to climatic adversities, especially droughts, since its roots are deep and adapt to high temperatures. However, as the disadvantage of safflower biodiesel is its low oxidative stability, it is necessary to use antioxidants, allowing its long term storage. Thus, the objective of this work was to study the biodiesel production process from safflower oil on a laboratory scale, to characterize it by means of physical chemical parameters (acidity index, density and viscosity), ¹HNMR, esters content by gas chromatography, and in particular, to evaluate their oxidative stability when added the synthetic antioxidants: BHT and DMP 30 and the natural antioxidants produced from the cashew nut shell: natural CNSL, technical CNSL. To obtain biodiesel, a two step transesterification reaction was carried out, and then the samples were doped with possible antioxidant potentials, to verify the oxidative stability of the samples using the Rancimat method and the UV Vis technique. Thus, it is concluded that safflower biodiesel,despite meeting the requirements for density, viscosity and acidity index , still needs the addition of antioxidants to stay within the limit of oxidative stability established by the ANP. In the structural characterization, nuclear magnetic resonance showed a conversion of 95.5%, while gas chromatography showed a conversion of 97.78%. DMP 30 was the antioxidant that achieved the greatest improvement in oxidative stability, surpassing the commercially available antioxidant, BHT. The natural antioxidants, however, did not present signif icant changes in the concentrations studied. It was also shown that with the use of the UV Vis technique it was possible to distinguish the oxidation bands of the oxidized samples from the non oxidized one, since the greater the oxidative stability by the Rancimat method, the smaller the absorbance peak. Therefore, the UV Vis absorption technique can be applied to quantitatively monitor the oxidative degradation of biodiesel in a fast and practical way.
Description: BRAGA, Emanuelle Fernandes. Avaliação da estabilidade oxidativa do biodiesel de óleo de cártamo (Carthamus tinctorius L.) utilizando antioxidantes sintéticos e naturais. 2023. 84 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Fortaleza, 2023.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/74066
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