Estudo da reação de oxidação do biodiesel na presença de cobre e extrato de alecrim

Resumo

O biodiesel apresenta baixa estabilidade oxidativa devido a sua composição química, com alto teor de ésteres insaturados. O processo oxidativo é catalisado a partir da exposição do biocombustível a umidade, luz, calor, oxigênio, componentes metálicos, entre outros. O presente estudo avaliou a influência do cobre e de extrato antioxidante natural de alecrim em amostras de biodiesel B100. A presença do cobre nas amostras catalisou o processo degradativo apresentando menor PI, enquanto a presença do extrato natural de alecrim apresentou um PI superior, indicando a sua ação antioxidante.

Palavras chaves

cobre; estabilidade oxidativa; período de indução

Introdução

O petróleo é usado mundialmente como uma das principais fontes de energia. Porém, esse recurso ocasiona diversos males ao meio ambiente, como chuva ácida, intensificação do efeito estufa, etc. Desse modo, a comunidade internacional vem desenvolvendo pesquisas acerca de fontes renováveis de energia, a fim de serem limpas e menos poluentes. Dentre essas fontes alternativas de energia apresenta-se o biodiesel (MANTOVANI et al., 2018). O biodiesel é considerado uma fonte limpa e renovável pois é oriundo de plantas oleaginosas, sebo animal ou até mesmo da reciclagem de óleos domésticos. Por ser proveniente, em sua maioria, de plantas o biodiesel apresenta algumas características químicas indesejáveis (CHENDYNSKI et al., 2016). Dependendo da matéria prima utilizada para a obtenção do biodiesel ele pode apresentar maior ou menor quantidade de ácidos graxos livres insaturados em sua composição, os quais são susceptíveis a reações de oxidação. Ainda, existe a possibilidade de formação de produtos de decomposição como, por exemplo, ácidos, aldeídos, ésteres, cetonas, peróxidos e alcoóis. Essas substâncias podem ocasionar problemas no funcionamento dos motores e diminuir o período de armazenamento do biocombustível (CHENDYNSKI et al., 2019; MANTOVANI et al., 2018). Sabe-se que as influências do ar, do oxigênio, dos coprodutos gerados podem influenciar na degradação do biodiesel. Além disso, os contaminantes metálicos quando presentes podem atuar como catalisadores do processo de oxidação. Os tanques de armazenamento de combustíveis são uma das principais fontes de contaminação do biodiesel com esses metais. Alguns materiais que aceleram o processo de oxidação são ferro e cobre. (CHENDYNSKI et al., 2019). O período de indução (PI) do biodiesel, regulamentado pela norma internacional EN 14112, determina a estabilidade oxidativa das amostras, em horas. Esta normativa indica que o período de indução ideal deve ser igual ou superior a 6 h para testes realizados em temperatura de 110 °C. Já a norma Brasileira, na mesma temperatura, estabelece um período mínimo de 8 horas. Pela grande dificuldade em se evitar a oxidação do biodiesel, diversos estudos têm sido realizados com o objetivo de preveni-la, visando minimizar fatores que possam dar início à reação de degradação. Além dos antioxidantes sintéticos, frequentemente usados no meio industrial, surgem os antioxidantes originários de fontes orgânicas, como plantas. Esses antioxidantes naturais apresentam a vantagem de ter um baixo custo e não serem tóxicos (ROMAGNNOLI et al., 2018). O presente trabalho teve como objetivo avaliar o comportamento do processo oxidativo do biodiesel em contato com o cobre e extrato antioxidante natural de alecrim.

Material e métodos

1. Biodiesel. Foi utilizado um biodiesel B100 comercial fornecido pelo Laboratório de Pesquisa e Análises de Combustíveis (LPAC) do departamento de química da Universidade Estadual de Londrina (UEL). 2. Preparo do extrato de alecrim Foi produzido extrato natural de alecrim. Dez gramas de alecrim foram adicionadas a 250 mL de etanol (99,5% Anidrol PA), sendo misturado com o auxílio de um bastão de vidro. A mistura foi mantida durante 48 h e os extratos foram filtrados. O filtrado foi evaporado com auxílio de uma chapa de aquecimento na temperatura de 60°C até cerca de 50 mL. A alíquota foi transferida para balão volumétrico de 50 mL e, em seguida, foi aferido o volume. 3. Preparo das amostras Foram preparadas as seguintes amostras: controle (B100), B100 com cobre, B100 com extrato de antioxidante de alecrim e B100 com extrato de alecrim e cobre. Foram adicionadas 0,0068 g de cobre em 100 mL de biodiesel. O extrato de alecrim foi adicionado a uma concentração de 2% (v/v), após a evaporação total do álcool etílico e agitação até a homogeneização. As amostras foram armazenadas por uma semana antes do teste de estabilidade oxidativa. 4. Estabilidade Oxidativa As amostras foram levadas 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 da análise do período de indução das amostras de biodiesel submetidas a 110°C. Conforme apresentado na Tabela 1, foi possível observar que a amostra com cobre acelerou o processo oxidativo do biodiesel e a amostra com extrato de alecrim mostrou maior estabilidade oxidativa. Assim, o extrato apresentou-se adequado para inibir a reação de oxidação no biodiesel. Metais de transição são iniciadores da oxidação de óleos, alimentos e sistemas biológicos, devendo ser estudados devido ao fato de sempre estarem presentes em diferentes concentrações e pequenas quantidades na ordem micromolar são suficientes para catalisar a reação. Os contaminantes metálicos podem ser originados a partir de diversos materiais, como os trocadores de calor fabricados com cobre usados na produção de biodiesel. A partir do contato direto com a superfície do recipiente ou pela presença de sedimentos metálicos, ocorre a contaminação desse biocombustível, catalisando o processo oxidativo (COMIN et al.,2017). Kumar (2017) analisou a oxidação do biodiesel e constatou que o biodiesel armazenado ou presente no motor está em contato com diferentes materiais metálicos como cobre, zinco, chumbo, estanho e bronze, aumentando a taxa de degradação por oxidação catalisada a partir de metais.

Tabela 1

Período de indução (IP) na temperatura de 110 °C durante o período de armazenamento das amostras.

Conclusões

A partir dos períodos de indução apresentados observou-se que a adição do extrato de alecrim mostrou-se eficiente na inibição da reação de oxidação do biodiesel, enquanto que a presença de cobre catalisou o processo oxidativo, degradando esse biocombustível.

Agradecimentos

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

Referências

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