ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Química Orgânica
Autores
Arruda, C. (UNIR) ; Militão, J.S.L.T. (UNIR) ; Morais, J.M.P.S. (UNIR)
Resumo
A produção de material que possui alta biodegradabilidade está se tornando cada vez mais constante no mundo. Antigamente, não se previa a falta de matéria-prima para combustíveis de máquinas, lubrificantes e outros aditivos provindos do petróleo. A busca pela produção de insumos energéticos a partir de matéria-prima renovável introduziu sínteses de ésteres de ácidos graxos de origem vegetal, obtidos através da transesterificação com o etanol ou metanol, que é considerado menos agressivo ao ambiente do que os combustíveis derivados do petróleo. A partir daí, sínteses de outros produtos que substitui derivados minerais vêm se consolidando. Um exemplo bem conhecido é o dos biolubrificantes. Ésteres de ácidos graxos com trimetilolpropano são utilizados como óleo base para biolubrificantes.
Palavras chaves
Biolubrificantes; Ácidos Graxos; Transesterificação
Introdução
A produção, aplicação e descarte de lubrificantes têm de cumprir os requisitos para uma possível proteção do meio ambiente e dos seres vivos. Na maioria das vezes, os perigos para a saúde dos seres humanos são procedidos a partir de vias indiretas através do ambiente. Para todos os casos de contato direto, entre os lubrificantes e os seres humanos, certos cuidados têm de ser tomados para manter a deterioração do ambiente no nível mais baixo possível. Ao avaliar os efeitos prejudiciais aceitáveis sobre o meio ambiente, o benefício de biolubrificantes, tais como o seu desempenho ou propriedades econômicas, devem ser considerados e corrigidos em relação aos riscos associados dos lubrificantes (SALIMON; SALIH; YOUSIF, 2010). Os lubrificantes se relacionam ao estudo de aspectos moleculares que favorecem as interações entre as moléculas de uma substância e a superfície a ser lubrificada e ao estudo dos fenômenos físico-químicos envolvidos neste processo de lubrificação. As moléculas da substância lubrificante devem interagir fortemente com a superfície para que não sejam arrancadas da mesma com a força de atrito causada pelo movimento da outra superfície que se move sobre ela, ou mesmo pela resistência causada pelas moléculas do meio ao deslizar sobre as moléculas do lubrificante. Por outro lado, as moléculas do lubrificante devem interagir fracamente entre si e com as demais substâncias do meio para que ocorra o fenômeno de escorregamento molecular (PUCCI, 2004). Estes fenômenos permitem que ocorra o processo de lubrificação. Consequentemente, estas moléculas devem possuir uma parte polar, de tal forma a interagir fortemente com as moléculas da superfície a ser lubrificada (no caso da superfície), e outra parte apolar que só é capaz de fazer interações fracas.
Material e métodos
Primeiramente, determinou-se os índices de acidez e saponificação do óleo de soja para a realização dos cálculos estequiométricos das sínteses. Deixou-se os óleos em estufa a uma temperatura de 105°C para a possível retirada de umidade do óleo. Utilizou-se pouco mais de 400g de óleo de soja para a síntese de obtenção dos ésteres de TMP. Primeiramente, aqueceu-se a 80°C, 400,15g do óleo de soja, com agitação mecânica para a possível retirada de água. Adicionou-se 123,35g de TMP no óleo já aquecido e aumentou-se a temperatura para que a mesma atingisse 110°C. Ao atingir a temperatura esperada, adicionou-se 2,65g de KOH, esperou-se que o mesmo fosse totalmente dissolvido na mistura e a partir de então, deixar reagir por durante três horas, com aquecimento entre 110-115°C e uma agitação mecânica de 1500rpm. Ao faltar vinte minutos para o final da reação, desligou-se o aquecimento, mas com agitação contínua. Ao terminar totalmente as três horas da reação, a mistura estava a uma temperatura de 87°C. Desligou-se a agitação e adicionou-se 200mL de uma solução de HCl necessária para neutralizar o KOH utilizado como catalisador da reação. Essa solução de HCl foi preparada com uma mistura de H2O e NaCl para ajudar na separação de fase, quebrando a emulsão. Agitou-se bem a mistura (agitação mecânica), transferiu-se a mesma para um funil de separação, deixando-a em repouso para a separação de fases. Depois de separar as fases, retirou-se o HCl, lavou-se 3X com H2O a parte superior (OSTMPM1) para retirar o excesso de ácido presente na mistura, agitando-se levemente para que a parte emulsificada libere o HCl que possa existir no produto. Secou-se o OSTMPM1 (M1 indicando a metodologia) com sulfato de sódio e filtrou-se com algodão. Realizou-se GC-FID da mesma.
Resultado e discussão
A determinação do índice de acidez revela a quantidade de KOH necessária para
neutralizar um grama da amostra (SANTOS, 2012). O índice de acidez do óleo de
soja resultou que 0,271mg de NaOH são necessários para neutralizar um grama do
óleo. Os valores do índice de acidez para o óleo de soja, segundo a ANVISA, é de
no máximo 0,3mg de NaOH/g de óleo.
A saponificação do óleo de soja foi realizada em banho-maria, paralelamente com
um branco, aquecendo por 30 minutos após começar a ferver. Realizado em
triplicatas, em temperatura de 90ºC. O índice de saponificação é dado como a
quantidade em mg de hidróxido de potássio necessária para saponificar um grama
da amostra.
Na determinação do índice de saponificação do óleo de soja foi apurado que são
necessários 189,4 mg de KOH para saponificar totalmente um grama do óleo de
soja. Segundo a ANVISA, os valores aceitos para o óleo de soja são de 189 a
195mg de KOH.g-1. O peso molecular médio do triglicerídeo do óleo de soja é
igual a 887,01g/mol. Valor necessário para os cálculos estequiométricos para a
realização das sínteses.
A comparação entre o cromatogramas do óleo de soja comercial com o do produto da
reação com TMP, pelo método 1, permite a observação de que os vários glicerídeos
foram convertidos em ésteres de TMP, com destaque para a formação de, pelo
menos, nove produtos principais, originados das diversas combinações possíveis
dos ácidos graxos presentes no óleo de soja, suportando a afirmativa de que o
mecanismo da reação se dá, primeiro lugar, pela formação dos produtos compostos
monoacilados, seguidos dos diacilados e, por último dos trialcilados, sendo
todos eles, provavelmente, triacilados (HAMID et al., 2012 e ARBAIN e SALIMON,
2010).
Conclusões
O rendimento do produto obtido na síntese dos ésteres de TMP foi efetivamente justificado pelo cromatograma. Corroborando que a metodologia é eficiente para a produção dos ésteres a partir da transesterificação direta do óleo. O processo industrial para obtenção deste óleo base de lubrificante é feito, principalmente a partir dos ésteres etílicos, implicando em uma reação que exige meio anidro em condições de atmosfera controlada. A literatura não mostra resultados da reação de transesterificação direta, sendo esta inédita.
Agradecimentos
Ao CGTI e a Termonorte Energia pelo apoio financeiro da pesquisa. Ao grupo do laboratório GPTI-UNIR.
Referências
AGÊNCIA NACIONAL DE VIGILÂNCIA SANITÁRIA. Resolução nº 482, de 23 de setembro de 1999. Republicada dia 20.06.2000.
ARBAIN, N. H.; SALIMON, J. . Synthesis And Characterization Of Ester Trimethylolpropane Based Jatropha Curcas Oil As Biolubrificant Base Stocks. Journal of Science and Technology, p. 47–58, 2010.
HAMID, H. A.; YUNUS, R.; RASHID, U.; CHOONG, T. S. Y.; AL-MUHTASEB, A. H. Synthesis of palm oil-based trimethylolpropane ester as potential biolubricant: Chemical kinetics modeling. Chemical Engineering Journal, v. 200-202, p. 532–540, ago. 2012.
PUCCI, L. Controle de Extraíveis (Matérias de Baixo Peso Molecular em Masterbatches). 2004. 43p. Monografia (Graduação em Engenharia de Materiais) - Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis.
SALIMON, J.; SALIH, N.; YOUSIF, E. Biolubricants: Raw materials, chemical modifications and environmental benefits. European Journal of Lipid Science and Technology, p. 519–530, 2010.
SANTOS, E. H. Síntese e caracterização de biolubrificantes a partir do óleo de soja refinado. 2011. 59p. Monografia (Graduação em Tencólogo em Processos Ambientais) – Departamento Acadêmico de Química e Biologia, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba.
Patrocinadores
Apoio
Realização
