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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/86142| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Síntese enzimática de biolubrificantes a partir de óleos vegetais e óleo fúsel, utilizando enzimas imobilizadas em compósito de lignina do bagaço de caju |
| Autor(es): | Almeida, Cinthia Silva |
| Orientador: | Rocha, Maria Valderez Ponte |
| Palavras-chave em português: | Óleos vegetais;Óleo fúsel;Lignina;Lipase |
| Palavras-chave em inglês: | Vegetable oils;Fusel oil;Lignin;Lipase |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA |
| Data do documento: | 2026 |
| Citação: | ALMEIDA, Cinthia Silva. Síntese enzimática de biolubrificantes a partir de óleos vegetais e óleo fúsel, utilizando enzimas imobilizadas em compósito de lignina do bagaço de caju. 2025. 110 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025. |
| Resumo: | Os impactos ambientais causados pelo uso de lubrificantes derivados do petróleo têm despertado crescente interesse na busca por alternativas mais sustentáveis. Neste contexto, os biolubrificantes surgem como uma opção promissora, podendo ser obtidos tanto a partir de fontes sintéticas quanto por matérias-primas renováveis. Dentre estas, destacam-se os ácidos graxos extraídos de óleos vegetais, que conferem aos lubrificantes propriedades biodegradáveis e menor toxicidade ao meio ambiente, em comparação aos lubrificantes de origem mineral. Diante disso, diversas estratégias para a síntese de biolubrificantes vêm sendo exploradas, incluindo o uso de biocatalisadores. Neste contexto, este estudo teve dois objetivos principais: i) avaliar a obtenção de ácidos graxos por hidrólise enzimática catalisada por lipase de Rhizomucor miehei, visando uma futura aplicação; e ii) avaliar a síntese de biolubrificantes utilizando ácidos graxos livres (AGLs), obtidos por hidrólise química, em combinação com óleo fúsel, um resíduo da indústria sucroalcooleira, como fonte alcoólica. Inicialmente, foram realizados os estudos de hidrólise enzimática dos óleos comerciais de soja, canola, girassol e algodão, por lipase de R. miehei na sua forma livre e imobilizada em suporte magnético obtido da lignina do bagaço de caju (Lig-Mag), para produção de ácidos graxos livres. Para isso, inicialmente, a lignina foi extraída do bagaço de caju, seguida pelo processo de magnetização e posterior imobilização da enzima, avaliando-se duas cargas enzimáticas: 0,5 mg e 5 mg de proteína por g de suporte, em que os biocatalisadores obtidos foram nomeados Lig Mag_RML_0.5 e Lig-Mag_RML_5, respectivamente. Nos ensaios de hidrólise, avaliaram razões molares óleo: água de 1:1, 1:2 e 1:3, a 50 °C, 150 rpm, durante 24 h. Como resultado, observou-se que as maiores porcentagens de hidrólise foram obtidas com os óleos de algodão e canola e o biocatalisador Lig-Mag_RML_5 apresentou a melhor performance, obtendo uma porcentagem de hidrólise de 62,2 ± 1,8% para o óleo de algodão e 53,4 ± 1,4% para o óleo de canola. Após, foi realizado o estudo para avaliar a eficiência da enzima lipase B de Candida antarctica, na sua forma livre e imobilizada no suporte Lig-Mag (Lig- Mag_CALB), na reação de esterificação utilizando (AGLs) obtidos por hidrólise química e o óleo fúsel como mistura de álcoois. As reações ocorreram nas razões molares ácido: álcool de 1:1 e 1:3, às temperaturas de 40 °C e 50 °C, por 48 h a 150 rpm. Nas reações conduzidas usando Lig-Mag_CALB, as maiores conversões foram obtidas com a razão molar de 1:1 e temperatura de 40 °C, atingindo conversão de 72,4 ± 1,3% e 73,9 ± 0,6% usando os AGLs do óleo de algodão e do óleo de canola, respectivamente. O biocatalisador apresentou satisfatória estabilidade operacional, 7 alcançando conversão relativa de 66,8% com os AGLs do óleo de algodão e 64,5% com os AGLs do óleo de canola, após cinco ciclos avaliados. Além disso, quando armazenado a 4 °C, manteve 85% de sua atividade catalítica após 27 dias. Ambos os biolubrificantes obtidos a partir dos óleos de canola e algodão apresentaram propriedades físico-químicas promissoras, atendendo aos requisitos técnicos para formulações de lubrificantes. Portanto, a hidrólise enzimática constitui uma alternativa viável para obtenção de ácidos graxos livres, enquanto a hidroesterificação se apresenta como uma estratégia eficiente para a síntese de ésteres com propriedades lubrificantes. A utilização de resíduos como óleo fúsel e lignina do bagaço de caju contribui para o desenvolvimento de processos mais sustentáveis, com potencial para gerar produtos biodegradáveis, não tóxicos e agregar valor à subprodutos da indústria. |
| Abstract: | The environmental impacts of petroleum-based lubricants have sparked growing interest in the search for more sustainable alternatives. In this context, biolubricants emerge as a promising option, available from both synthetic and renewable sources. Among these, fatty acids extracted from vegetable oils stand out, conferring biodegradable properties and lower environmental toxicity to lubricants compared to mineral-based lubricants. Therefore, several strategies for biolubricant synthesis have been explored, including the use of biocatalysts. In this context, this study had two main objectives: i) to evaluate the production of fatty acids by enzymatic hydrolysis catalyzed by lipase from Rhizomucor miehei, targeting future applications; and ii) to evaluate the synthesis of biolubricants using free fatty acids (FFAs) obtained by chemical hydrolysis in combination with fusel oil, a waste product from the sugar and alcohol industry, as an alcoholic source. Initially, enzymatic hydrolysis studies of commercial soybean, canola, sunflower, and cottonseed oils were carried out by R. miehei lipase in its free form and immobilized on a magnetic support obtained from cashew apple bagasse lignin (Lig- Mag), for the production of free fatty acids. For this purpose, lignin was initially extracted from cashew apple bagasse, followed by the magnetization process and subsequent immobilization of the enzyme, evaluating two enzyme loads: 0.5 mg and 5 mg of protein per g of support, in which the obtained biocatalysts were named Lig- Mag_RML_0.5 and Lig-Mag_RML_5, respectively. In the hydrolysis tests, oil: water molar ratios of 1:1, 1:2, and 1:3 were evaluated at 50 °C, 150 rpm, for 24 h. As a result, it was observed that the highest hydrolysis percentages were obtained with cottonseed and canola oils, and the biocatalyst Lig-Mag_RML_5 presented the best performance, obtaining a hydrolysis percentage of 62.2 ± 1.8% for cottonseed oil and 53.4 ± 1.4% for canola oil. Subsequently, a study was carried out to evaluate the efficiency of the lipase B enzyme from Candida antarctica, in its free form and immobilized on the Lig-Mag support (Lig-Mag_CALB), in the esterification reaction using FFAs obtained by chemical hydrolysis and fusel oil as an alcohol mixture. The reactions occurred at acid: alcohol molar ratios of 1:1 and 1:3, at temperatures of 40 °C and 50 °C, for 48 h at 150 rpm. In the reactions conducted using Lig-Mag_CALB, the highest conversions were obtained with a 1:1 molar ratio and a temperature of 40 °C, reaching conversions of 72.4±1.3% and 73.9±0.6% using FFAs from cottonseed oil and canola oil, respectively. The biocatalyst showed satisfactory operational stability, reaching relative conversions of 66.8% with FFAs from cottonseed oil and 64.5% with FFAs from canola oil, after five evaluated cycles. Furthermore, when stored at 4 °C, it maintained 85% of its catalytic activity after 27 days. Both biolubricants obtained from canola 9 and cottonseed oils showed promising physicochemical properties, meeting the technical requirements for lubricant formulations. Therefore, enzymatic hydrolysis constitutes a viable alternative for obtaining free fatty acids, while transesterification presents itself as an efficient strategy for the synthesis of esters with lubricating properties. The use of residues such as fusel oil and cashew apple bagasse lignin contributes to the development of more sustainable processes, with the potential to generate biodegradable, non-toxic products and add value to industry by-products. |
| Descrição: | Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas. |
| URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/86142 |
| ORCID do(s) Autor(es): | https://orcid.org/0009-0003-5222-8533 |
| Currículo Lattes do(s) Autor(es): | http://lattes.cnpq.br/6798273521121497 |
| ORCID do Orientador: | https://orcid.org/0000-0001-6238-7552 |
| Currículo Lattes do Orientador: | http://lattes.cnpq.br/0639546287060338 |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| Aparece nas coleções: | DEQ - Dissertações defendidas na UFC |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| 2025_dis_csalmeida.pdf | 1,79 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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