ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: Estudo da Estabilidade Oxidativa de Antioxidantes Sintéticos e Naturais em Biodiesel
AUTORES: SILVA, C. L. (UNIFACS) ; SOUZA NETA, J. M. A. (UNIFACS) ; DANTAS, M. S. G. (UNIFACS) ; TEIXEIRA, L. S. G. (UNIFACS) ; GUIMARÃES, T.S. (UNIFACS)
RESUMO: A rancidificação do biodiesel é um tipo de oxidação pelo ar, onde ácidos graxos de cadeia curta e polímeros insolúveis são formados. Ambos os subprodutos podem causar danos aos motores por meio de corrosão ou através da formação de depósitos. Esse trabalho teve como objetivo avaliar o potencial antioxidativo de compostos de origem natural (2-(N-etil,N-etilamino)-pentadecilfenol) e sintéticos (N,N’-di-sec-butil-p-fenilenodiamina e 2,6- di-ter-butil (4 metil) p-cresol) para minimizar a oxidação de biodiesel obtido a partir de sebo bovino.Para provocar oxidação intensa realizou-se ensaios de Corrosividade ao Cobre (ASTM D 130) a intervalos regulares de 3 a 15 horas em amostras de biodiesel. Observou-se que amostras contendo 30% de antioxidante em biodiesel ácido inibiram o início da oxidação
PALAVRAS CHAVES: biodiesel, antioxidante, cardanol hidrogenado
INTRODUÇÃO: O biodiesel é um combustível alternativo ao diesel, renovável e biodegradável, obtido comumente a partir da reação química de óleos ou gorduras, de origem animal ou vegetal, com um álcool na presença de um catalisador (reação conhecida como transesterificação). Pode ser obtido também pelos processos de craqueamento e esterificação. Apesar de ser um óleo virtualmente livre de enxofre e de compostos aromáticos, possuir alto número de cetano, que são propriedades favoráveis em relação a outros combustíveis derivados do petróleo, pode-se destacar como propriedade desfavorável a rapidez com que ocorre a sua degradação gerando polímeros indesejáveis, ácidos fortes e peróxidos.
Embora a instabilidade da armazenagem do biodiesel seja um problema, há aditivos que aumentam a vida útil do mesmo. Estes produtos são conhecidos como antioxidantes cuja função é otimizar a estabilidade do biodiesel. Os antioxidantes capturam os radicais livres à medida em que são formados, interrompendo reações em cadeia que favorecem a instabilidade do biocombustível.
Aminas aromáticas e fenóis substituídos são apresentados na literatura como moléculas com estruturas químicas favoráveis a um bom desempenho antioxidativo.
Atualmente o Brasil gasta cerca de 20 milhões de dólares por ano com a importação de aditivos antioxidantes. A produção nacional de novos compostos naturais a partir do cardanol hidrogenado (antioxidante AO1) com aplicação comprovada em vários produtos derivados do petróleo reduziria significativamente gastos com importação. Esse fator mostra um potencial aberto para a produção desses produtos no país, o que traria inúmeras vantagens para o Brasil nos aspectos social e econômico, representando desenvolvimento, principalmente, para a região Nordeste.
MATERIAL E MÉTODOS: Para averiguação de testes de oxidação em biodiesel foram utilizados materiais obtidos a partir do sebo de boi. Com o propósito de provocar oxidação intensa nesses materiais realizou-se ensaios de Corrosividade ao Cobre (ASTM D 130)- equipamento DP Petrotest - a intervalos regulares de 3 a 15 horas.
Biodiesel Sebo de Boi. Acidez: 0,2 % BB1
Biodiesel Sebo de Boi. Acidez: 0,9 % BB2
Biodiesel Sebo de Boi. Acidez: 3,0 % BB3
O método ASTM D 130 consiste na detecção de corrosividade ao cobre de gasolina de aviação, combustível de turbina de aviação, gasolina automotiva, gasolina natural ou outros hidrocarbonetos. Nesse ensaio, inicialmente a tira de cobre é lixada e depois imersa numa amostra aquecida a 50ºC e por um tempo característico para o material ser testado. No fim do período, a tira de cobre é removida, lavada com gasolina, secada e posteriormente comparada com o padrão de tiras de cobre corroídas de acordo com a ASTM.
Uma vez concluído que amostras contendo teor de acidez 3,0% mostrou maior potencial oxidativo, a etapa seguinte propôs otimizar o tempo para realização dos testes de corrosão, que revelou maiores quantidades de pontos de oxidação em amostras submetidas a 12h e 15h.
Portanto, os testes foram feitos com amostras contendo 30mL de biodiesel de sebo de boi com 3,0% de acidez durante 12 horas, com materiais sem antioxidante e com concentrações de 15% e 30% de antioxidantes. Os antioxidantes testados foram: AO1 (2-(N-etil,N-etilamino)-pentadecilfenol), AO2 (2,6- di-ter-butil (4 metil) p-cresol)e AO3 (N,N’-di-sec-butil-p-fenilenodiamina).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Identificou-se a amostra contendo biodiesel bovino com 3,0% de acidez com maior susceptibilidade a oxidação dentre todas as outras testadas (0,2%, 0,9% e 1,8%). Esse material foi selecionado como base para realização de todos os outros testes posteriores necessários para avaliação de oxidação.
Para fins de oxidação intensiva, uma vez que ensaios ASTM D 130 são concluídos em 3 horas, o material anteriormente selecionado foi submetido a 12 horas de corrosão (tempo otimizado através de ensaios).
A Tabela 1 mostra os resultados das amostras contendo 15% e 30% de antioxidantes (AO1 , AO2 e AO3) que foram submetidas a testes de corrosividade ao cobre de acordo com os parâmetros selecionados anteriormente com o propósito de avaliar a melhor concentração.
Os valores mostrados na Tabela 1 se referem a resultados padronizados de corrosão em placas de cobre. Observa-se, portanto, que todos os compostos mostram melhores valores quando submetidos a testes contendo 30% de antioxidantes, dentre os quais podem-se destacar o antioxidante derivado do cardanol hidrogenado (AO1) e o antioxidante comercial DBPC (AO2), tendo este último apresentado melhor desempenho global.
CONCLUSÕES: A acidez presente na composição química do biodiesel influencia na formação de depósitos provenientes da oxidação.
A adição do antioxidante AO1 à amostra de biodiesel bovino permite concluir que compostos fenólicos substituídos são estruturas químicas favoráveis a um bom desempenho antioxidativo.
A utilização de compostos antioxidantes elimina lavagens para redução da acidez em biodiesel bovino, reduzindo consideravelmente a utilização de solventes para obtenção do produto final.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem à Fapesb (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado da Bahia) e ao CNPq.
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