Estudo da adição de produtos vegetais no biodiesel de canola e de girassol visando à estabilidade térmica e oxidativa

• Main Author: Suveges, Nícolas Siktar
• Other Authors: Silva, Maria Lúcia Caetano Pinto da
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2014
• Subjects: Alecrim; Antioxidantes; Antioxidants; Biodiesel; Casca de laranja; Erva mate; Estabilidade oxidativa; Estabilidade térmica; Extrato vegetal; Orange peel; Oxidative stability; Plant extract; Rosemary; Termogravimetria; Thermal stability; Thermogravimetry; Yerba mate
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97136/tde-14092016-174647/

A utilização de antioxidantes sintéticos nas indústrias de biocombustíveis visando prolongar a vida útil destes materiais é comum, porém com a finalidade de se utilizar o maior número de matérias-primas renováveis na produção do biodiesel é que surgiu a ideia de se estudar a adição de produtos vegetais aos biodieseis, pois eles são ricos em compostos fenólicos (os principais responsáveis pela ação antioxidante). O trabalho foi executado em duas etapas, na qual a primeira consistiu em estudar, por meio da termogravimetria (TGA) a influência da adição das folhas de alecrim e da erva mate imersos nos biodieseis de canola e de girassol (ambos produzidos no laboratório) durante o período de 90 dias e na ausência de fatores pró-oxidantes. A segunda etapa consistiu na extração dos extratos vegetais das cascas de laranja, das folhas de alecrim e erva mate, por extração Soxhlet com a utilização do solvente orgânico diclorometano. Os extratos obtidos nesta etapa foram adicionados em diferentes proporções (1.000 mg/L e 2.000 mg/L) aos biodieseis de canola e girassol e expostos a duas diferentes condições. A condição I consistiu em expor os biodieseis aditivados ao ar atmosférico, luz e temperatura ambiente durante 60 dias e a condição II consistiu na exposição dos biodieseis ao aquecimento durante o mesmo período em uma estufa a 60°C. O estudo da influência dessas adições foi acompanhado por TGA e análise do índice de acidez. Ao final, constatou-se que as folhas de alecrim e erva mate diretamente adicionadas aos biodieseis e isolados de fatores pró-oxidação não apresentaram alterações significativas, uma vez que os biodieseis aditivados apresentaram valores de temperatura inicial de degradação (Ti) semelhantes. Por este motivo definiu-se outra etapa do trabalho, na qual os biodieseis aditivados foram expostos a fatores pró-oxidação, podendo-se dessa forma avaliar a eficiência das adições. Em paralelo, fez-se estudo semelhante com o produto sintético butil-hidroxitolueno (BHT), observando-se que nenhum dos extratos vegetais estudados superou sua ação antioxidante. Porém todos os extratos vegetais adicionados nos biodieseis apresentaram ação antioxidante no decorrer dos 60 dias, pois o B100 puro apresentou índice de acidez superior e Ti inferior ao das amostras aditivadas. As amostras aditivadas expostas à condição I apresentaram resultados próximos ao do B100 enquanto que na condição II foi possível observar a ação antioxidante dos extratos naturais e do produto sintético. Observou-se que dentre os biodieseis com extratos vegetais estudados, o B100 de canola com 2.000 mg/L do extrato de casca de laranja e o B100 de girassol com 2.000 mg/L do extrato de erva mate apresentaram melhor estabilidade termooxidativa. === The use of synthetic antioxidants at biofuel factories with the objective of extending the useful life of these fuels is common. However, it was bearing in mind the intent of using the greatest number of renewable resources in the production of biodiesel that the idea of studying the addition of plant products in biodiesel came up. This is because they are rich in phenolic compounds, which are responsible for the antioxidant activity. The study consisted of two stages. The first stage was to study, using thermogravimetry (TGA), the influence of rosemary leaves and yerba mate immersed in canola and sunflower biodiesel (both produced in labs) for a period of 90 days without any pro-oxidant factors. The second stage encompassed the extraction of plant extracts from orange peels, rosemary leaves, and yerba mate by Soxhlet extraction with the use of organic dichloromethane solvents. The extracts obtained at this point were added in different proportions (1,000 mg/L and 2,000 mg/L) in canola and sunflower biodiesel and exposed to two different conditions. The first condition was exposing the modified biodiesel to atmospheric air, light and room temperature during 60 days; the second condition consisted of exposing the biodiesel to heat during the same period in a greenhouse at 60 ºC. The influence of these additions and biodiesel exposures were tracked using TGA and acidity index analyses. At the end, it was clear that adding rosemary leaves and yerba mate directly into biodiesels and isolating them from pro-oxidant factors resulted in no significant contributions coming from these products since both the unmodified biodiesels and the modified biodiesels showed similar Ti values (initial degradation temperature). For this reason, it was necessary to start another work phase, where all biodiesels were exposed to pro-oxidant factors, making possible the analysis of the efficiency of the additions. No plant extract exceeded the antioxidant action of the BHT (butylated hydroxytoluene), however they all showed antioxidant activity during the 60-day period since pure B100 showed higher acidity index levels and lower Ti levels compared to the modified samples. The biodiesels exposed to the first condition showed similar results in the pure B100 and the modified B100, unlike what happened with the samples exposed to heat. When the biodiesels were exposed to heat, the activity of the additives became clearer. It was possible to conclude that among the biodiesels with added plant extracts, the canola B100 added with 2,000 mg/L of orange peel extract and sunflower B100 added with 2,000 mg/L of yerba mate extract showed higher thermal-oxidative stability.