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Tipo: Dissertação
Título: Utilização de Pequi (Caryocar brasilienses Camb.) para produção sustentável de combustíveis e lubrificantes
Título em inglês: Use of Pequi (Caryocar brasiliensis Camb.) for sustainable production of fuels and lubricants
Autor(es): Ferreira, Elano Nery
Orientador: Ricardo, Nágila Maria Pontes Silva
Palavras-chave: Óleos vegetais;Biodiesel;Biolubrificante;Toxicidade
Data do documento: 2019
Citação: FERREIRA, Elano Nery. Utilização de Pequi (Caryocar brasilienses Camb.) para produção sustentável de combustíveis e lubrificantes. 2019. 82 f. Dissertação (Mestrado Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Resumo: As principais fontes de energia global são os combustíveis fósseis e estes configuram como os principais recursos na área industrial. No entanto, os impactos ambientais aumentaram significativamente nos últimos anos devido ao uso intenso desses recursos. Nesse sentido, a pesquisa tem como propósito a produção de derivados químicos sustentáveis a partir do óleo de pequi como alternativa aos recursos minerais. Para isso, a fonte de matéria-prima foi submetida a duas reações sucessivas de transesterificação via catálise básica para produzir o biodiesel e o biolubrificante de pequi. A composição química de ácidos graxos do óleo de pequi revelada pela análise de CG-EM foi de 46,6% de ácido linoleico e 34,2% de ácido oleico. O trabalho contou com estudo térmico e cinético de degradação, a fim de obter os parâmetros termodinâmicos para estimar a energia de ativação do biodiesel. Para o biolubrificante, um estudo térmico foi realizado por uso da análise térmica acoplada a espectroscopia de infravermelho (TG-FTIR), uma análise importante que qualifica o comportamento do material frente a muitas aplicações industriais e automotivas. Com o propósito de mensurar a toxicidade do biolubrificante de pequi e avaliar a adição deste material no lubrificante mineral NH10, foi realizado o teste de toxicidade frente as larvas do microcrustáceo Artemia salina. A obtenção do biodiesel foi confirmada por RMN 1H e 13C, caracterizando uma conversão de 88,9 ± 1,2%. Por meio da análise termogravimétrica, o biodiesel apresentou estabilidade térmica de 176,70 °C à 10 °C min-1, evidenciando um perfil termogravimétrico semelhante ao diesel do tipo S10/B0. A média dos valores de energia de ativação obtidos no estudo cinético foi de 67,07 kJ mol-1, sendo estes valores similares ao reportado na literatura para amostras de óleo diesel, apontando o biodiesel de pequi como combustível alternativo. A obtenção do biolubrificante de pequi também foi confirmada por RMN 1H e 13C e apresentou sinais característicos que confirmam a substituição das hidroxilas da molécula do TMP pelas cadeias de ácidos graxos do éster metílico. A análise de TG-FTIR exibiu três eventos de degradação térmica para o biolubrificante de pequi, correlacionado à volatilização, oxidação nas insaturações e combustão ao longo da cadeia da molécula, respectivamente. Os dados do teste de toxicidade frente a Artemia salina revelou baixa toxicidade do biolubrificante e o estudo realizado para aplicação deste como aditivo no lubrificante mineral NH10 evidenciou que o aumento da concentração do aditivo reduz os efeitos nocivos das blendas contra o organismo de teste, revelando seu potencial de aplicação.
Abstract: The main global energy sources are fossil fuels and these constitute as the main resources in the industrial area. However, environmental impacts have increased significantly in recent years due to the intense use of these resources. In this sense, the research aims to produce sustainable chemical derivatives from pequi oil as an alternative to mineral resources. For this, the raw material source was submitted two successive transesterification reactions via basic catalysis to produce biodiesel and pequi biolubricant. The chemical composition of fatty acids of pequi oil revealed by GC-MS analysis was 46.6% linoleic acid and 34.2% oleic acid. The work included a thermal and kinetic study of degradation in order to obtain the thermodynamic parameters to estimate the biodiesel activation energy. For biolubricant, a thermal study was carried out using thermal analysis coupled with infrared spectroscopy (TG-FTIR), an important analysis that qualifies the behavior of the material in the face of the many industrial and automotive applications. In order to measure the toxicity of the pequi biolubricant and to evaluate the addition this material in the NH10 mineral lubricant, the toxicity test was performed against the larvae of the microcrustacean Artemia salina. The acquisition of the biodiesel was confirmed by 1H and 13C NMR, characterizing a conversion of 88.9 ± 1.2%. Through thermogravimetric analysis, the biodiesel showed thermal stability of 176.70 °C at 10 °C min-1 showing a thermogravimetric profile similar to diesel type S10/B0. The average of the activation energy values obtained from the kinetic study for biodiesel was 67.07 kJ mol-1, these values being similar to those reported in the literature for diesel oil samples, suggesting pequi biodiesel as an alternative fuel. The obtaining of the pequi biolubricant was also confirmed by 1H and 13C NMR and showed characteristic signs that confirm the replacement of the hydroxyls of the TMP molecule by the fatty acid chains of the methyl ester. The TG-FTIR analysis showed three thermal degradation events for the pequi biolubricant, correlated the volatilization, oxidation in the unsaturation and combustion along molecule chain, respectively. The data from toxicity test against Artemia salina revealed low toxicity of the biolubricant and the study carried out to apply it as an additive in the NH10 mineral lubricant showed that the increase in the concentration of the additive reduces the harmful effects of the blends against the test organism, revealing its application potential.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/53435
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