Realizado em Vitória/ES, de 17 a 19 de Setembro de 2014.
ISBN: 978-85-85905-08-8
TÍTULO: Avaliação do potencial de utilização de álcool isopropílico na extração de aditivos de óleos lubrificantes
AUTORES: Souza, F.O. (UFES/CEUNES) ; Santana, L. (UFES/CEUNES) ; Oliveira, W.L.S. (UFES/CEUNES) ; Santos, M.F.P. (UFES/CEUNES) ; de Araújo Vicente, M. (UFES/CEUNES)
RESUMO: A produção de óleos lubrificantes cresce geometricamente ao acompanhar o desenvolvimento tecnológico da sociedade. Juntamente disto há a evolução dos problemas ambientais provenientes do descarte inadequado deste produto, que possui compostos nocivos em sua composição. A partir disto, este trabalho tem o objetivo de avaliar a extração de aditivos do óleo lubrificante pela utilização de álcool isopropílico. O isopropanol foi utilizado sob agitação mecânica e centrifugação. Observou-se que a agitação mecânica a 60°C, por 15 minutos, após destilação do solvente, permite significativa diminuição da densidade do óleo lubrificante, indicando boa eficiência de extração de aditivos.
PALAVRAS CHAVES: Isopropanol; Agitação Mecânica; Densidade
INTRODUÇÃO: O desenvolvimento tecnológico tem contribuído para uma nova revolução industrial, onde os sistemas automatizados irão executar quaisquer atividades humanas. O raciocínio, negociação e planejamento serão as atividades restritamente executadas por humanos (COUTINHO, 2014). O óleo lubrificante é um dos grandes responsáveis pelo adequado funcionamento das máquinas, sendo que somente no ano de 2013; 35,3 milhões de toneladas de óleos lubrificantes foram consumidas.
Todos os óleos lubrificantes recebem aditivos para o melhoramento de suas propriedades. Eles possuem a função de melhorar a viscosidade do óleo, servindo também como inibidores de oxidação, detergentes, dispersantes, antiemulsificantes (FUCHS,2014).
A grande produção de óleos lubrificantes ocasiona problemas provenientes da grande geração de resíduos. Os óleos lubrificantes usados possuem em sua composição metais pesados, hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA’s), dioxinas e diversos outros compostos tóxicos, cancerígenos e bioacumulativos.
Devido às características do óleo lubrificante usado (OLU), ele não pode ser depositado em aterro sanitário ou incinerado. A única alternativa adequada para destinação final é o rerrefino que recupera as moléculas de hidrocarbonetos do óleo.
As tecnologias de rerrefino atualmente utilizadas são nocivas ambientalmente e onerosas, por exigirem operações de destilação à vácuo, solventes gasosos liquefeitos e reagentes perigosos como o KOH e H2SO4. Novas operações de rerrefino do OLU têm sido desenvolvidas, utilizando solventes polares, que são muito menos agressivos e onerosos (HAMAWAND et al,2013).
Foi objetivo deste trabalho contribuir com a tecnologia de rerrefino de OLU, avaliando o potencial do álcool isopropílico em retirar os aditivos do óleo lubrificante novo
MATERIAL E MÉTODOS: A extração dos aditivos foi realizada pela utilização do isopropanol em óleo lubrificante mineral. Foi misturado 20,0g de óleo lubrificante com 100,0g de solvente, na razão mássica 1:5.
Após a incorporação do solvente no óleo lubrificante por 30 segundos de agitação manual, foram realizadas as operações de extração utilizando agitação mecânica a 220 rpm (agitador mecânico: Ika RW20) por 5 e 15 minutos, nas temperaturas de 40 e 60°C.
Também foi avaliada a capacidade de extração de aditivos utilizando isopropanol e óleo lubrificante na razão mássica de 1:2, por centrifugação a 2500 rpm por 5 minutos.
Após a extração, a mistura foi levada para decantação num funil de separação por 24 horas. Em seguida as diferentes fases foram coletadas e levadas para a análise de densidade pelo método instrumental de densitometria conforme a norma ASTM D5002. Houve a formação de 3 fases, indicando a obtenção de 3 diferentes produtos. Sendo que, a fase sobrenadante e de fundo, foram ainda levadas para destilação a aproximadamente 110°C para a retirada do solvente.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A avaliação da extração de aditivos de óleos lubrificantes pela análise de densidade é um método eficiente, visto que os agentes dispersantes (contidos nos aditivos) são os responsáveis pelo aumento da densidade dos óleos. Estes dispersantes são compostos orgânicos polares, geralmente formados por moléculas de polimetacrilatos contendo nitrogênio; succinimidas polialquênicos; sulfonatos de sódio, magnésio, cálcio e bário.
Após a separação de fases no funil de separação, as frações de fundo e sobrenadante foram coletadas, por possuírem o maior conteúdo de moléculas óleos lubrificantes. A fase intermediária é composta principalmente por moléculas de aditivos e moléculas oxigenadas. A figura 01 ilustra a separação de fases ocasionada após o procedimento de extração utilizando agitação mecânica.
O procedimento de agitação mecânica (AM) possui maior eficiência na redução da densidade do óleo lubrificante do que a centrifugação (CF), indicando, maior capacidade de extração de aditivos (Figura 02). Por fatores cinéticos, a agitação mecânica permite maiores contatos efetivos do solvente extrator com as moléculas de lubrificantes. Outro fator que justifica a menor eficiência da extração utilizando centrifugação deve-se à razão óleo: solvente utilizada (1:2), que pode ter sido insuficiente.
A melhor condição de utilização de isopropanol para a extração de aditivos de óleos lubrificantes foi atingida em 15 minutos de agitação a 220 rpm, a 60°C, na fração sobrenadante. O controle foi baseado na densidade do óleo lubrificante exposto às mesmas condições de extração, no entanto, sem a utilização de solvente algum.
Apesar da centrifugação permitir a utilização de menores volumes de solventes extratores, não oportuniza uma boa separação dos aditivos.
Figura 01:
Separação de fases após a agitação mecânica utilizando isopropanol.
Figura 02:
Densidade média do óleo lubrificante após as operações de extração de aditivos por agitação mecânica (AM) e centrifugação (CF).
CONCLUSÕES: O desenvolvimento do processo de extração de aditivos pela utilização de isopropanol serve como recurso para o amadurecimento das técnicas de rerrefino de OLU por tecnologias mais limpas. O isopropanol, ao ser utilizado para a extração de aditivos por agitação mecânica a 220 rpm, sob 60°C, seguida da destilação do solvente, permite boa redução da densidade do óleo lubrificante. A centrifugação mostrou-se ineficiente por fornecer menor agitação ao sistema, diminuindo as chances de contatos efetivos entre as moléculas do agente extrator com o óleo lubrificante base.
AGRADECIMENTOS: Agradeço à CAPES, FAPES, UFES, CEUNES e Programa de pós-graduação em energia da UFES.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: COUTINHO, Luciano. A terceira revolução industrial e tecnológica: as grandes tendências de mudança. Economia e sociedade, v. 1, n. 8, p. 69-87, 1992.
Fuchs oils – Dados de consumo mundial atualizado. Disponível em: http://www.fuchs-oil.com. Acessado em 26/06/14.
HAMAWAND, I.; YUSAF, T.; RAFAT, S. Recycling of Waste Engine Oils Using a New Washing Agent. Energies, n. 6,p. 1023-1049, 2013.