Avaliação de diferentes antioxidantes naturais em biodiesel

Resumo

O objetivo do presente trabalho foi a utilização de antioxidantes naturais como um retardador da oxidação do biodiesel. Os compostos fenólicos presentes nos extratos inibem e interrompem a formação de radicais livres pela doação de elétrons do hidrogênio formando outros produtos termodinamicamente mais estáveis. Foi utilizado extratos alcóolicos de alecrim, folha de pimenta, folha de café, folha de uva, hibisco, sene e açafrão em adição ao biodiesel. O extrato de alecrim foi o que proporcionou maior estabilidade oxidativa ao biodiesel, uma vez que apresentou alto valor de fenólicos totais e elevado período de indução.

Palavras chaves

Antioxidantes naturais; Fenólicos Totais; Establidade Oxidativa

Introdução

A crescente pesquisa para melhores fontes de produção de energia vem acontecendo para diminuir o uso das energias não renováveis, principalmente as derivadas do petróleo as quais causam grandes danos ao meio ambiente e são esgotáveis. Assim o biodiesel vem ganhando força como um combustível alternativo, derivado de vegetais, óleos ou gorduras animais. No entanto esta fonte alternativa de energia apresenta algumas desvantagens já que algumas oleaginosas apresentam propriedades químicas indesejáveis que inevitavelmente são incorporadas ao combustível. (GOLDEMBERG; LUCON, 2007; KNOTHE et al., 2005; DABDOUB et al., 2009). Estas substâncias indesejáveis são ésteres graxos insaturados, derivados das matérias primas, que junto com o oxigênio presente no ar causam a oxidação do biodiesel. Como consequência desta oxidação há um aumento da viscosidade e acidez que gera gomas e produtos de decomposição como aldeídos, ésteres, peróxidos, cetonas, álcoois e compostos poliméricos que diminuem o período de estocagem do biodiesel (BORSATO et al., 2014; SOUZA et al., 2014, XINet al., 2009; KNOTHE & DUNN, 2003). Com a finalidade de retardar a deterioração oxidativa de derivados de ácidos graxos são empregadas substâncias conhecidas como antioxidantes ou estabilizadores, que podem ser de ocorrência natural ou sintética (BORSATO et al.,2010; FOCKE et al., 2012). No biodiesel, a ação dos agentes antioxidantes é inativar os radicais livres formados durante os processos oxidativos, interrompendo a reação em cadeia de degradação do combustível (SPACINO et al., 2016; SANTOS et al., 2012). Os antioxidantes naturais possuem uma grande quantidade de compostos fenólicos, sendo estes os agente inibitórios da oxidação. Compostos como alecrim, orégano, manjericão e outros, são portadores dessas características e podem ser adicionados ao biodiesel a fim de diminuir a formação de produtos indesejáveis e prevenir a oxidação do biodiesel. (JUSTO et al. , 2008; LUO et al., 2012) Alguns trabalhos tem mostrado que os dados fornecidos pelo Rancimat, podem ser utilizados para avaliar o efeito de antioxidantes naturais e sintéticos na reação de oxidação do biodiesel (MAIA et al., 2011; SPACINO et al.,2016). Este método ajuda a prever a necessidade e a quantidade a ser adicionada de antioxidantes, a fim de aumentar sua estabilidade oxidativa. O objetivo do presente trabalho foi avaliar o comportamento da reação de oxidação do biodiesel em contato com diferentes antioxidantes, indicando qual contém o maior número de compostos fenólicos e qual melhor auxilia na estabilidade oxidativa.

Material e métodos

Biodiesel. Foi utilizado um biodiesel B100 comercial fornecido pela companhia BS-BIOS (Marialva-PR). Extração dos antioxidantes naturais. Foram utilizados amostras de Alecrim, folha de pimenta biquinho, folha de café amarelo, folha de uva, hibisco, sene, bagaço de uva tinta, e açafrão. Para cada amostra foi utilizado extrato alcoólico de amostra seca a 60 ºC. Dez gramas de amostra seca foram adicionados a 250 mL de etanol (99,5% Anidrol PA), e misturados com um bastão de vidro. A mistura foi mantida durante 48 h e o extrato foi filtrado. O filtrado foi evaporado com auxílio de uma placa de aquecimento à 60°C e obteve-se 50 ml; essa alíquota foi transferida para um balão volumétrico de 50 ml e, em seguida, foi completado o volume com etanol absoluto. Determinação do teor de fenóis Os compostos fenólicos totais presentes em cada extrato alcóolico foram determinados por meio de espectrometria UV-Vis na faixa de 760 nm utilizando o reagente de Folin-Ciocalteu (Sigma-Aldrich), de acordo com a metodologia descrita por KUMAZAWAet al. (2004). Determinação da estabilidade oxidativa Um determinado volume de extrato de antioxidante, correspondente a 10 mg de EAG foram adicionadas a um béquer e evaporado. Após, foi adicionado 10 mL de biodiesel e agitado até homogeneização. Assim as amostras de biodiesel B100 contendo os antioxidantes foram levados ao aquecimento para a oxidação acelerada no equipamento Rancimat, na temperatura de 110°C de acordo com a norma EN 14112.

Resultado e discussão

A tabela 1 apresenta os resultados do teor de fenólicos totais correspondente a cada amostra. Observa-se que o alecrim apresenta a maior concentração de fenólicos e o açafrão a menor concentração. Segundo AMAROWICZ e colaboradores a maioria dos estudos de antioxidantes naturais é com óleos comestíveis (AMAROWICZ; PEGG, 2008; CORDEIRO et al. , 2013; MARIUTTI; BRAGAGNOLO, 2007; POKORNÝ, 2007), sendo assim pouco se sabe de sua atuação em biodiesel (COPPO et al., 2014). Com os dados obtidos pode-se verificar que pelo ensaio de compostos fenólicos totais realizados, o extrato que apresentou maior quantidade de fenólicos totais foi o de alecrim. Sabendo que os compostos fenólicos é que previne a oxidação, o biodiesel em presença dos antioxidantes, foi submetido a oxidação acelerada no equipamento Rancimat, resultando nos períodos de indução apresentados na tabela 2. Observa-se que todas as amostras tiveram um período de indução maior que o da amostra controle. Destas a que apresentou maior estabilidade oxidativa foi aquela com o antioxidante de alecrim. O pior antioxidante foi a folha de café amarelo, mesmo sendo o terceiro composto contendo maior teor de fenólicos totais. Já o hibisco apresentou a segunda melhor estabilidade oxidativa, mesmo estando entre os piores em conteúdo de fenólicos totais. É interessante analisar que nem sempre o composto contendo maiores teores de fenólicos totais será o melhor para prevenção da oxidação do biodiesel. Os que apresentam altos teores de fenóis são vantajosos pois será utilizado um menor volume de extrato, porém conclui-se que são compostos fenólicos específicos que retardam a oxidação do biodiesel.

Tabela 1. Concentração do teor de fenólicos totais dos antioxidantes.

Tabela 2. Periodo de indução do biodiesel em presença dos antioxidante

Conclusões

Os teores de fenólicos totais e período de indução foram utilizados para avaliar o comportamento oxidativo do biodiesel em contato com os antioxidantes naturais. O alecrim foi o que proporcionou maior estabilidade oxidativa ao biodiesel, uma vez que apresentou alto valor de fenólicos totais e elevado período de indução. Os demais antioxidantes também aumentaram significativamente a estabilidade oxidativa do biodiesel, porém nem sempre seu período de indução era correspondente ao teor de compostos fenólicos. Esse fato indica que apenas alguns tipos de fenóis são mais importantes na inibição da oxidação.

Agradecimentos

Agradeço ao LPAC (Laboratório de pesquisa e análise de Combustíveis), CNPQ, CAPES e UEL.

Referências

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