ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: ESTUDO DA ESTABILIDADE TÉRMICA E OXIDATIVA DO ÓLEO LUBRIFICANTE RECUPERADO USANDO O PROPAN-2-OL
AUTORES: Santos, J.C.O. (UFCG) ; Almeida, R.A. (UFPB) ; Carvalho, M.W.N.C. (UFCG) ; Souza, A.G. (UFPB)
RESUMO: Os óleos lubrificantes são misturas complexas de hidrocarbonetos obtidos a partir do petróleo mediante processo de refino e representam 2% dos derivados do petróleo, sendo um dos poucos que não é totalmente consumido durante a sua vida útil. Foram utilizados óleos lubrificantes de base mineral, SAE 20W-50 API SJ e aditivados, usados em motores monitorados por 5000km e 10000km. Recuperou-se o óleo base do lubrificante usado através de solvente polar propan-2-ol e depois caracterizou-se por análise térmica (TG/DGT/DTA). As amostras recuperadas apresentaram estabilidade térmica e oxidativa maiores do que as apresentadas pelo óleo novo. A recuperação de óleos lubrificantes através de solventes polares pode gerar um lubrificante rerrefinado de qualidade tão boa quanto os de primeiro refino.
PALAVRAS CHAVES: óleos lubrificantes usado; recuperação; análise térmica
INTRODUÇÃO: O alto desempenho e a durabilidade dos principais componentes de um veículo dependem de uma lubrificação eficiente, isto é, de lubrificantes que, além de adequados, devem ter características e performances de acordo com a tecnologia envolvida (SANTOS et al., 2004). Com o uso normal ou como consequência de problemas ou acidentes, o óleo lubrificante sofre deterioração ou contaminação, perdendo suas propriedades ótimas e não servindo mais para a finalidade para a qual foi elaborado, exigindo sua substituição para garantir a integridade e o bom funcionamento do motor ou equipamento. O óleo depois de retirado do motor ou equipamento passa a ser um resíduo perigoso chamado óleo lubrificante usado ou contaminado. Apesar de ser um resíduo, o óleo lubrificante usado ou contaminado não pode ser considerado lixo. Durante o uso do óleo na lubrificação dos equipamentos, a degradação térmica e oxidativa do óleo e o acúmulo de contaminantes torna necessária a sua troca. Além disso, parte do óleo é queimada no próprio motor, devendo ser reposto (SANTOS, 2004). A oxidação é o agente primário da degradação dos lubrificantes (KELLER e SABA, 1996; NALDU et al., 1984), e sua ocorrência tem motivado muitas pesquisas tentado esclarecer a química da oxidação dos lubrificantes. Este trabalho tem como objetivo estudar o perfil de decomposição térmica das amostras dos óleos minerais recuperados através da termogravimetria (TG/DTG) e o perfil de decomposição oxidativa através da análise térmica diferencial (DTA).
MATERIAL E MÉTODOS: Os processos de extração do óleo base foram realizados usando metodologia descrita por Diniz (2009). Para a extração, além dos óleos coletados e o solvente(propan-2-ol), foram utilizados béqueres, bastão de vidro, tubos de ensaios, balança semi-analítica, centrífuga e evaporador rotativo.
A termogravimetria (TG) foi utilizada para estudar o perfil da decomposição térmica e a estabilidade térmica dos óleos lubrificantes automotivos, sob condições não-isotérmicas. A análise térmica diferencial (DTA) foi utilizada para estudar a estabilidade oxidativa dos óleos lubrificantes automotivos, sob condições não-isotérmicas. As curvas TG/DTG/DTA das amostras de óleos recuperados, óleos usados e óleo novo foram obtidas na UFPB/LACOM, em um analisador térmico, marca TA Instruments, modelo SDT 2960, através do método dinâmico de análise, com razão de aquecimento de 10 °C.min-1, em atmosfera de ar sintético com fluxo de 110 mL.min-1 no intervalo de 25 - 600 °C, utilizando cadinho de alumina e massa da amostra em torno de 10 mg.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Para o óleo usado por 5000km, o rendimento obtido a partir da extração com propan-2-ol foi 30,58% e para o óleo utilizado por 10000km, obteve-se 22,06%. De acordo com os dados extraídos das curvas TG/DTG (Figuras 1 e 2) observou-se que houve, em alguns casos das amostras recuperadas, uma primeira etapa onde as temperaturas de início e fim foram menores que nas demais amostras, este fato se deve pelas mesmas ainda estarem com resíduos de solventes. A etapa determinante da degradação térmica do óleo lubrificante é a primeira etapa, isto é comprovado de acordo com a porcentagem da perda de massa. Observou-se que nas análises termogravimétricas das amostras de óleo recuperado e por um uso de 5000km, geralmente ocorreu em duas etapas. Analisando a etapa determinante da degradação térmica verificou-se que a amostra recuperada pelo solvente propan-2-ol apresentou uma estabilidade térmica em torno de 120oC. Verificou-se que as amostras recuperadas possuem maior estabilidade térmica do que a amostras de óleo novo e usado por 5000km. Observou-se nas análises termogravimétricas das amostras de óleo recuperado e por um uso de 10000km a degradação ocorreu em três etapas. Todas as amostras recuperadas possuem maior estabilidade térmica do que o óleo novo.
De acordo com os dados extraídos das curvas DTA observou-se que a degradação oxidativa se deu geralmente em dois eventos exotérmicos. Observando-se as temperaturas oxidativas das amostras recuperadas e usadas por 5000km, verificou-se que a amostra recuperada pelo propan-2-ol obteve temperatura de oxidação de 332oC. Observando-se os dados das temperaturas oxidativas das amostras recuperadas e usadas por 10000km, verificou-se que todas as amostras recuperadas obtiveram temperaturas oxidativas acima das temperaturas do óleo novo.
Figura 1 Curvas TG/DTG do óleo lubrificante mineral (A) sem uso, (B) u
Curvas TG/DTG do óleo lubrificante mineral (A) sem uso, (B) usado por 5000km e (C) usado por 10000km, sob atmosfera de ar sintético.
Figura 2. Curvas TG/DTG do óleo lubrificante mineral recuperado pelo s
Curvas TG/DTG do óleo lubrificante mineral recuperado pelo solvente propan-2-ol usado por 5000 e 10000km sob atmosfera de ar sintético.
CONCLUSÕES: O processo de rerrefino de óleos lubrificantes para motores de combustão interna, através da extração por solventes orgânicos polares, propan-2-ol, é viável. Quanto ao aspecto ambiental é de suma importância, pois não gera produtos muito agressivos ao meio ambiente, como por exemplo, as borras ácidas. A termogravimetria mostrou-se uma capaz de analisar a estabilidade térmica dos óleos bases de lubrificantes em função do tempo e da temperatura. As análises de DTA desempenharam um papel fundamental no estudo da estabilidade térmica oxidativa das amostras de óleos novos, usados e recuperados.
AGRADECIMENTOS: PIBIC/CNPq/UFCG
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: DINIZ, I. P.; Recuperação de Óleos Lubrificantes Usados usando Solvente Polar 1-Butanol. 2009. Relatório Iniciação Científica – Universidade Federal de Campina Grande, Cuité, Paraíba.
KELLER, M.A.; SABA, C.S. 1996. Oxidative Stability and Degradation Mechanism of a Cyclotriphosphazene Lubricant. Analytical Chemistry, 68 (19): 3489-3492.
NALDU, S.K.; KLAUS, E.E.; DUDA, J.L. 1984. Evaluation of Liquid Phase Oxidation Products of Ester and Mineral Oil Lubricants. Industrial Engineering Chemical Products Research Development, 23: 613-619.
SANTOS, J. C. O.; Estudo termoanalítico e cinético da degradação térmica de óleos lubrificantes automotivos. 2004. Tese (Doutorado em Físico-Química) – Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa.
