ATIVIDADE ANTICORROSIVA DO ANÁLOGO DO CARDANOL HIDROGENADO

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Química Orgânica

Autores

Vasconcelos Maia, S.S. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; do Vale Abreu, K. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Almeida Matos, D.M. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Luna de Lima, S.N. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Felix Oliveira, M.R. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Beserra da Silva, A.L. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ) ; Roberto Alves, C. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ)

Resumo

O mesocarpo da castanha de caju é altamente conhecido por possuir um líquido escuro denominado líquido da casca da castanha de caju (LCC), que ao ser descarboximetilado converte-se em LCC técnico. Dentre os componentes majoritários do LCC técnico, o cardanol vem sendo isolado e utilizado em sínteses, podendo ser usado na produção de aditivos para combustíveis, devido a presença de grupos doadores de elétrons demonstrando características anticorrosivas que desgastam as peças presentes nos sistemas automotivos dos veículos. Deste modo, o presente trabalho versa sobre o uso de um sintético derivado do cardanol, no qual atua reduzindo os efeitos de corrosão causados pelo biodiesel nas peças dos sistemas automotivos.

Palavras chaves

LCC; Corrosão; Biodiesel

Introdução

O cajueiro representa uma das 600 espécies dos 76 gêneros Anacardieae, cientificamente conhecido como Anacardium occidentale e pertencente da família Anacardiaceae de grande importância por suas substâncias terem promissão bioativa. Se caracteriza por uma árvore de grande porte, com aparência exótica, troncos tortuosos, folhas glabras, flores masculinas e hermafroditas e fruto reniforme. Essa planta é característica da região nordeste, pois faz parte da vegetação nativa de praias e dunas (ABREU, 2007 /MAZZETO, 2009). A cajucultura é um agronegócio que possui uma grande importância na economia das regiões brasileiras. O cultivo é visto em todo o país, porém é perceptível que seu maior cultivo ocorre no norte e nordeste do Brasil, principalmente em todo o território nordestino, onde se encontram os principais produtores de castanha de caju. A cajucultura vem ocasionando muito interesse, devido a sua grande geração de renda e de empregos, além da sua diversificada aplicação na indústria alimentícia (HUO, 2015). A cajucultura oferece diversos produtos que podem ser explorados comercialmente, o caju (pendúculo) pode ser aproveitado para a produção de sucos, cajuínas, ração animal, entre outros produtos e pode também ser comercializado como fruto de mesa, a madeira oriunda da poda é outra fonte de renda para o produtor rural. O outro produto importante da cajucultura é a amêndoa de castanha (fruto), onde o produtor tem a maior concentração de renda (HUO, 2015). Outro produto obtido do processamento da castanha é um líquido escuro, inflamável e tóxico, chamado líquido da castanha de caju (LCC) e não é tão valorizado no mercado quanto os principais produtos extraídos do caju. O LCC possui diversos usos industrial e medicinal. O LCC é uma das fontes mais ricas de lipídeos fenólicos, eles são produzidos como respostas aos estresses sofridos pela planta, onde geram metabólitos secundários que vão atuar na defesa da planta. Esses constituintes possuem diversas aplicabilidades fitoquímicas comprovadas (SOARES, 2013/ OLIVEIRA, 2015) . O LCC é composto por quatro fenóis principais, sendo eles o ácido anarcádico, o cardanol, o cardol e o metil-cardol, que possuem caráter biodegradável e sustentável, e possui uma grande acessibilidade. Essas características dão a eles utilidade na fabricação de materiais de forro de freio, tintas, revestimento de resinas antioxidantes e aditivos para combustíveis. O caráter anfipático, devido à presença de regiões hidrofílicas e lipofílicas, é responsável pela fácil capacidade de incorporação dos fenóis alquílicos e as membranas biológicas. (DIEGOLOMONACO et al. 2012 / CORREIA, DAVID e DAVID, 2006/ BALGUDE e SABNIS, 2015). A utilização de compostos orgânicos, como os compostos do LCC, no processo de inibição da corrosão de metais vem sendo bastante desenvolvidas. De acordo com a literatura, os inibidores de corrosão do tipo orgânico, são utilizados em pequenas concentrações e que possuem em sua estrutura presença de grupamentos ou átomos doadores de elétrons, tais como, insaturações, grupamentos polares, presença de oxigênio, nitrogênio e enxofre. Devido as características do cardanol, ele é bastante utilizado na produção de sintéticos (FRAUCHES-SANTOS et al., 2013) Desta maneira, buscando atuar em um problema bastante comum, a corrosão no conjunto de peças dos automotivos causados pelo biodiesel, esse trabalho tem por objetivo utilizar um produto derivado do cardanol para diminuir esses impactos causado pelo biodiesel, através do teste de corrosão em placas de carbono 1020 sendo observado durante 21 dias.

Material e métodos

O LCC bruto obtido foi submetido a uma reação de hidrogenação catalítica utilizando um catalizador níquel-Raney, ao final desse tratamento é obtido um sólido de cor marrom. Após a reação, foi realizada sua purificação em uma coluna cromatográfica clássica, onde a fase estacionaria é a sílica gel e a fase móvel o solvente Hexano, e seu monitoramento foi feito através de cromatografia em camada delgada (OLIVEIRA, 2007). O cardanol obtido foi reagido com hidróxido de sódio em diclorometano em um sistema de refluxo e sob agitação. A síntese foi monitorada por CCD, empregando diclorometano eluente para a formação do fenalato de sódio na hidroxila do cardanol. Ao final da formação do fenalato de sódio é feita a mistura com a anilina diazotizada, para a formação do produto. Para a reação de diazotização da anilina, foi utilizado 1 ml da mesma e posta para reagir com nitrito de sódio, utilizando água como solvente, em temperatura ambiente. Após toda a solubilização do nitrito de sódio, é necessário que a temperatura seja diminuída até aproximadamente – 10°C para adição do ácido clorídrico concentrado, a mistura foi agitada manualmente até a formação do sal. Após a formação do sal, o mesmo foi misturado ao fenalato para a formação do azo composto chamado de p-cardanol-azobenzeno. A purificação do produto foi feita utilizando a técnica de precipitação, onde o p-cardanol-azobenzeno foi solubilizado em hexano e rotoevaporado. Em seguida, o cardanol que não reagiu precipita ao fundo do Becker e o produto é o sobrenadante. A purificação do cardanol e do produto foram confirmadas através de espectros de infravermelho foram obtidos no Departamento de Química e Física Molecular do Instituto de Química de São Carlos. Inicialmente foi feita a síntese do biodiesel, onde foram misturados 100 mililitros de metanol com 2,442 gramas de hidróxido de potássio, até dissolução total do mesmo. Em seguida, foi adicionado 420 gramas de óleo de soja, sendo mantida em agitação constante durante 1 hora a 60°C. Ao final do tempo, a mistura foi transferida para um funil de separação, no qual foi feita a separação da glicerina e do biodiesel, e a lavagem para purificação do mesmo. O biodiesel foi reservado para o teste (PRADO, 2017). Ao mesmo tempo foi feita a preparação das placas de carbono 1020, onde foram submetidas a lixamentos com quatro tipos de lixas de granulometria 60, 100, 360 e 500, respectivamente. Em seguida, as placas foram medidas, largura e comprimento, e medida sua massa (PRADO, 2017). O teste de corrosão foi feito em duplicata, utilizando 1, 5 e 10 miligramas de p-cardanol-azobenzeno e para o padrão, BHT, onde foram solubilizados em 10 mililitros de biodiesel. O teste também avaliou o branco, no qual, detinha apenas o biodiesel e a placa. O teste foi feito durante 21 dias nas condições de 60°C em estufa, onde a cada 7 dias foram feitas as medias de comprimento, largura e massa das placas. Ao final os resultados foram tratados por ANOVA 2 fatores (PRADO, 2017).

Resultado e discussão

A obtenção do cardanol hidrogenado foi confirmada através espectro de infravermelho, onde apresentou picos importantes para sua caracterização (Figura 1). Os picos localizados entre 810 – 750 e 735 – 680 representam a presença de um anel aromático di-substituído. Também para demonstrar a presença do anel aromático observamos a presença de um pico entre 3000 – 3100. Já os picos entre 3000- 3100 e 1680 – 1620 representa a presença de ligações duplas entre carbonos. E a ligação entre carbono e oxigênio é representada pelo pico que está entre 1300 – 1000. A hidroxila presente no composto é vista pela presença o pico entre 3650 – 3100. A obtenção do p-cardanol-azobenzeno foi feita através da espectroscopia de infravermelho, representada na Figura 1, onde demonstrou importantes picos em sua caracterização do produto de síntese. Os picos localizados entre 810 - 750 e 710 – 690 representam a deformação angular devido à presença de um anel aromático trissubstituído e um anel dissubstituído. Também demonstrando a presença dos anéis aromáticos temos o pico localizado em aproximadamente 3.030. Representando a presença da ligação do N=N temos um pico na região entre 2.160 - 2.120. A presença da hidroxila pode ser definida pela presença de um pico na região de 3.600 - 3.500 definida pela ligação diméricas. E devido à presença de uma cadeia insaturada temos um pico em aproximadamente 720 referente a uma deformação angular da cadeia. Como o p-cardanol-azobenzeno apresenta características importantes como presença de insaturações e átomos de oxigênio e nitrogênio, usa seus centros nucleófilos com pares de elétrons disponíveis para compartilhamento, e o metal atua como o eletrófilo. Além disso, apresenta alto peso molecular, no qual se aplica melhor na indústria petrolífera, como aditivo de combustíveis. Os resultados obtidos através do teste de perda de massa na corrosão das placas de carbono 1020 foram tratados estatisticamente por ANOVA 2 fatores, onde os fatores utilizados foram o tempo e a massa. As áreas das placas que foram monitoradas não demonstram perda significativas no período de 21 dias. No decorrer de 21 dias a análise do percentual de massa perdida no fragmento de aço carbono 1020, dados apresentados no gráfico 1, demonstrou melhores resultados nas concentrações de 1 e 5 mg, não apresentando diferença significativa entre as médias dessas concentrações. Porém demonstrou diferença significativa entre as concentrações de 1 e 5 para 10 mg. Também apresentou assimetria considerável entre os tempos de 7 e 14 para 21 dias. O BHT (di-terc-butil metil fenol), que é utilizado industrialmente, foi observado para comparação. Assim como o produto, o BHT apresenta características importantes para atuar como inibidor de corrosão, tais como presença de insaturações e átomos de oxigênio. O BHT demonstrou eficiência em todas as concentrações, gráfico 2, porém não há diferença significativa entre as médias das concentrações e nem nos tempos observados. Assim sendo, o BHT apresenta uma linearidade entre suas concentrações, podendo usar a menor quantidade, em todos os períodos que o efeito é o mesmo. Quando feita a comparação entre o análogo em estudo com o produto utilizado comercialmente, é possível notar que o presente estudo foi eficiente, pois ambos apresentaram proporção de inibição semelhantes.

Caracterizações do cardanol hidrogenado e do p-cardanol-azobenzeno.


Gráficos com percentuais de perda de massa do p-cardanol-azobenzeno e do BHT.

Conclusões

Através da caracterização química, utilizando a técnica de FTIR, foi possível comprovar a modificação química feita na estrutura do cardanol hidrogenado, obtendo-se o p-cardanol-azobenzeno. Ao analisar o processo de perda de massa por corrosão das placas de aço carbono 1020, utilizando de simulação de motor automotivo, é notória a eficiência do produto, pois quando comparado ao BHT, demonstrou resultados similares. Esse resultado corrobora com a literatura, na qual discorre sobre os compostos orgânicos com estruturas dotadas de insaturações, peso molecular elevado e átomos de oxigênio e nitrogênio possuem eficiência no controle de corrosão de combustíveis e biocombustíveis. Além disso, é possível agregar valor e tratar o resíduo líquido proveniente do subproduto da indústria de processamento da cajucultura, na qual não possui valorização no mercado nacional e é nocivo ao meio ambiente.

Agradecimentos

Agradeço a UECE, ao SisNaBio e as instituições de apoio FUNCAP, FINEP e CAPES.

Referências

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