BIOADITIVOS APLICADOS EM DIFERENTES COMBUSTÍVEIS: AVALIAÇÃO DA ESTABILIDADE OXIDATIVA

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Química Orgânica

Autores

Ferreira, W.K.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO) ; Gomes, R.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO) ; Bezerra, C.W.B. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO) ; Marques, A.L.B. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO) ; Cavalcante, G.H.R. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO) ; Rocha, J.J.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO)

Resumo

Os bioaditivos derivados do liquido da castanha de caju (LCC) destacam-se em pesquisas por possuir propriedades antioxidantes. O uso desses compostos em combustíveis busca além de substituir os antioxidantes sintéticos disponíveis comercialmente reduzir a geração de substâncias nocivas à saúde humana e ao meio ambiente. As amostras foram caracterizadas quanto a estrutura e estabilidade térmica e avaliadas quanto suas propriedades antioxidantes em diferentes combustíveis pelo teste Rancimat frente ao aditivo BHT. As amostras foram caracterizadas seguindo a especificação determinada pela ANP. As análises via Rancimat indicam que a amostra P5/80 melhorou as propriedades antioxidantes do óleo diesel e biodiesel frente ao cardanol e a resina P7/100 foi melhor que o cardanol e o aditivo BHT.

Palavras chaves

Cardanol; bioaditivos; combustível

Introdução

O óleo diesel é um combustível que desempenha um importante papel na economia brasileira, uma vez que este é de uso fundamental para dar suporte às necessidades de consumo, principalmente no setor de transportes e na geração de energia, no entanto, o diesel é um dos grandes responsáveis pela poluição atmosférica (Braun, 2003). Atualmente o diesel é comercializado em uma mistura de 10% de biodiesel (B10) e, a adição de biodiesel reduz a emissão de poluentes e aumenta a lubricidade, entretanto, às misturas BX são mais susceptíveis à presença de sedimentos no motor, biodegradabilidade acelerada podento alterar algumas propriedades dos biocombustíveis (ANP, 2013; (MARTINS, 2006). Neste contexto, os aditivos quimicos são normalmente usados com a finalidade de melhorar as propriedades dos combustíveis. Vários estudos vêm sendo realizados visando investigar o potencial antioxidante do cardanol e seus derivados com o objetivo de substituir os antioxidantes sintéticos. Os aditivos antioxidantes são substancias que minimizam a formação de compostos como peróxidos, aldeídos e polímeros que são formados por termo-oxidação (Obasi et al., 2014). A atividade antioxidante dos derivados do cardanol é comparada a de produtos comerciais, a diferença reside no fato deles serem de origem vegetal e, consequentemente, biodegradáveis (Mazzetto et al., 2012; Carneiro et al., 2004). A utilização do cardanol na aplicação direta ou como material de partida para a síntese de novos bioaditivos visa o desenvolvimento e implementação de produtos de forma a reduzir o uso e/ou a geração de substâncias nocivas à saúde e ao meio ambiente. Este trabalho propõe avaliar a capacidade antioxidante de bioaditivos derivados do cardanol em óleo diesel, biodiesel e em misturas B10.

Material e métodos

Foram sintetizadas resinas (novalac) a partir do cardanol e formaldeído utilizando a técnica de policondensação ácida. O cardanol foi polimerizado via condensação em diferentes razões molares cardanol/formaldeído (1:0,5 e 1:0,7) nas temperaturas de 80ºC e 100ºC. As resinas foram caracterizadas por FTIR e por TGA. As amostras solubilizadas em óleo diesel, biodiesel e na mistura B10 e analisadas no equipamento Rancimat, modelo 873 do fabricante Metrohm de acordo com o método Cd 12b-92 (AOCS) e 6886 (ISO). As amostras foram submetidas à temperatura constante de 110ºC em vaso de reação com 25mm de comprimento e fluxo de ar de 9L/h. O período de indução é determinado através do ponto de inflexão na curva condutividade (µS/cm) x tempo (h). Todos os combustíveis utilizados neste trabalho foram caracterizados de acordo com a especificação da Resolução da ANP nº50/2013. Além da Estabilidade à oxidação os combustíveis foram caracterizados antes e após a aplicação do bioaditivos pelos ensaios de ponto de fulgor, massa específica, viscosidade e índice de acidez. O ponto de fulgor é determinado através do equipamento fechado Pensky-Martens Flash Point Tester modelo PMA 5 (método ASTM D93-A). Para determinar a viscosidade de um material, 20 ml da amostra é adicionado a um capilar de vidro onde o mesmo esta emergido sobre um banho a uma temperatura de 40°C. Após 20 minutos, a amostra é succionada até a primeira marca do menisco do capilar, e em seguida marca-se o tempo de escoamento até atingir a segunda marca do menisco. Para a análise da massa específica utilizou-se o densímetro digital modelo Anton Paar DMA 4500 conforme método NBR 14065. O índice de acidez foi determinado através da titulação das amostras com KOH pelo método EN 14104 conforme descrito na norma da ANP.

Resultado e discussão

Foram sintetizadas 4 amostras de bioaditivos (P5/80;P7/80;P5/100;P7/100) que corresponde a proporção cardanol/formaldeído (1:0,5 e 1:0,7) seguido da temperatura de reação (80ºC e 100ºC). As análises de TGA revelaram que os bioaditivos apresentaram excelentes estabilidades térmicas frente ao cardanol. A análise de estabilidade à oxidação via Rancimat consiste em um teste de oxidação acelerada onde são formados compostos voláteis, medidos através da condutividade elétrica. Foram feitas análises para óleo diesel, biodiesel e B10 aditivado com os aditivos naturais e aditivo comercial BHT. A variação da temperatura influencia diretamente a capacidade antioxidante da resina, sendo perceptível a diminuição do tempo de indução. Foi observado que, em geral, no aumento da temperatura de 80°C para 100°C há uma diminuição do tempo de indução. Este fato é visível nos tempos de indução das amostras P5/80 e P5/100 em B100. Portanto, pode-se dizer que o aumento da temperatura afeta a estabilidade oxidativa das resinas. Os antioxidantes naturais proporcionam uma melhora na estabilidade oxidativa em óleo diesel. Todas as resinas tiveram tempos de indução maiores que o óleo diesel não aditivado, comprovando uma melhora na estabilidade oxidativa. Entretanto, em comparação ao BHT os bioaditivos ainda apresentam menor capacidade antioxidante. Os bioaditivos P5/80 e P7/100 quando aplicados em óleo diesel puro tiveram os tempos de indução ligeiramente maiores que o cardanol. Nota- se que o aumento da proporção de 0,5 para 0,7 pode ter auxiliado esta melhora na capacidade antioxidante. Em relação às propriedades dos combustíveis, não foi observado nenhuma alteração significativa em suas propriedades após a aplicação dos bioaditivos (Figura 1).

Características físico-químicas do óleo diesel puro, do biodiesel e diesel em uma mistura de 10% de biodiesel (B10) seguindo a especificação da ANP.

Conclusões

Ao analisar as amostras de óleo diesel puro, B100 e B10 nos bioaditivos verificou-se que foram obtidos resultados coerentes com a especificação, mostrando respostas satisfatórias. Para o teste Rancimat as amostras dos bioaditivos em óleo diesel puro apresentaram resultados eficientes, tendo tempos de indução maiores que em óleo diesel não aditivado. Em biodiesel, os bioaditivos apresentaram tempos de indução relativamente maiores que o aditivo sintético BHT.

Agradecimentos

Ao apoio financeiro da FAPEMA, a RESIBRAS pela doação do LCC, aos laboratórios LIM/UFMA, LAPQAP/UFMA. Ao IMA/UFRJ pela caracterização das análises.

Referências

ANP. Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP). BIODIESEL. Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis, 2016. Disponivel em: <http://www.anp.gov.br/biocombustiveis/biodiesel>. Acesso em: 15 agosto 2019.

ANP. Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP). RESOLUÇÃO ANP Nº 30, DE 23.6.2016 - DOU 24.6.2016 - RET. DOU DE 13.1.2017. <http://legislacao.anp.gov.br/?path=legislacao-anp/resol-anp/2016/junho&item=ranp-30-2016. Acesso em: 05 agosto 2019.

ANP. Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP). RESOLUÇÃO Nº 798, DE 1º DE AGOSTO DE 2019, DE 23.12.2013. Disponível em:
http://www.in.gov.br/web/dou/-/resolucao-n-798-de-1-de-agosto-de-2019-208544998. Acesso em: 16 de agosto de 2019.

BRAUN, S. THE POLLUTION FROM DIESEL ENGINES - THE PARTICULATE MATTER CURRENT EXPERIENCES AND FUTURE NEEDS. Química Nova, Rio de Janeiro - RJ, v. 27, n. 3, p. 472-482, Setembro 2003.

CARNEIRO, E. A. et. al. Síntese, caracterização e análise termogravimétrica de aditivo oriundo de fonte natural e renovável. 3o Congresso Brasileiro de P&D em Petróleo e Gás. 2004.

MARTINS, J. Motores de combustão interna. 2. ed. [S.l.]: Publindústria , 2006. ISBN 972-8953-82.

MAZZETTO, S. E.; LOMONACO, D.  Óleo da castanha de caju: oportunidades e desafios no contexto do desenvolvimento e sustentabilidade industrial. Química Nova, v. 32, n. 3, p. 732-741, 2009.

OBASI, A.U.; UDEAGBARA, S.G.; ANUSIOBI, O.J. Effect of Additives on the Performance of Engine Oil. International Journal of Engineering and Technology Research Vol. 2, No. 9, October 2014, pp. 1-11.