Síntese e caracterização dos parâmetros físico-químicos de óleo básico para lubrificantes produzido a partir de óleos e gorduras residuais (OGR) e óleo fúsel de cana-de-açúcar

Abstract

O uso de matérias primas renováveis como recursos na indústria de lubrificação vem se destacando como uma solução economicamente viável e ecologicamente adequada, apresentando grandes vantagens em relação ao uso de derivados do petróleo. O presente trabalho objetivou a síntese de um óleo básico para lubrificantes proveniente de dois subprodutos de origem vegetal: óleos e gorduras resíduais (OGR) da indústria de alimentos e óleo fúsel (OF) da indústria sucroalcooleira. A síntese foi realizada em duas etapas, primeiramente a hidrólise do OGR em reator hidrotérmico, que obteve 93,2 % (m/m) de conversão dos triacilglicerídeos do OGR em ácidos graxos (AG), posteriormente a esterificação dos AG, obtidos na etapa anterior, com OF, obtendo 95,7 % (m/m) de conversão dos AG em monoésteres. A esterificação foi otimizada por planejamento fatorial 24 composto central e teve sua condição ótima estabelecida em 90°C, razão molar AG:OF 2:5, 3% (m/m) de catalisador H2SO4 por 120 min. O produto foi purificado por destilação molecular de caminho curto e caracterizado quanto aos seus parâmetros físico-químicos, apresentando viscosidade cinemática a 40 e 100 °C de 6,136 e 2,151 mm2/s, respectivamente, índice de viscosidade de 182, massa específica de 0,8533 g/cm3, ponto de fluidez de -10°C, leve corrosividade ao cobre (1a do padrão ASTM D130), cicatriz de desgaste de 203 μm e coeficiente de fricção de 0,105. A faixa de viscosidade em que o óleo básico se encontra permite sua aplicação na formulação de lubrificantes de uso geral, lubrificantes para caixa de engrenagens, fluidos de transmissão e fluidos de corte. O elevado índice de viscosidade somado a excelente lubricidade, baixa afinidade a água, baixa corrosividade e baixo ponto de fluidez prospectam boa performance aos lubrificantes acabados.

The use of renewable raw materials in lubrication industry has emerged as aneconomically viable and environmentally friendly solution with great advantages over the petroleum derivatives use. The present work aimed the synthesis of a biobase for lubricants of two residual products from vegetable feedstock: waste cooking oil (WCO) from the food industry, and fusel oil (FO) from the alcohol industry. The synthesis was by two steps, first the hydrolysis of WCO in hydrothermal reactor, which obtained 93.2% (w/w) of conversion of the WCO triacylglycerides to fatty acids (FA), later aesterification of FA, obteined in the previous phase, with FO, taking 95.7% (w/w) of conversion of the FA to monoesters. The esterification step was optimized by factorial experiment planning 24 and the optimal conditions was 90 °C, molar ratio AG:FO 2:5,3% (w/w) H2SO4for 120 min. The product was purified by molecular distillation and caracterized at physicochemical parameters, kinematic viscosity at 40 and 100 °C of 6.136 and 2.151 mm2/s, viscosity index of 182, mass mean of 0.8533 g/cm3, period of fluidity of -10 ° C, slightly corrosive to copper (1a ASTM D130 standard), wear scar of 203 μm and coefficient of friction of 0.105. The viscosity range of the lubricating provide its application like a lubricant od general uses, lubricant of gear boxes, transmission fluid ande cutting fluid. The sum of the viscosity index with the excellent lubricity, low water afinty , low corrosivity and low pour point of give a good performance to the finished lubricants.