9º LUBGRAX MEETING 2018

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Renata Varejão
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9º LUBGRAX MEETING 2018 A Utilização de Óleos

Lubgrax Meeting 2018 Fórum Executivo e de

1 9º LUBGRAX MEETING 2018 A Utilização de Óleos Vegetais como Biolubrificantes: Perspectivas e um Estudo de Caso Paulo R R Matos Especialista em Regulação - Químico 9º Lubgrax Meeting 2018 Fórum Executivo e de Negócios em Lubrificantes, Fluidos, Óleos e Graxas 02/08/2018 1

Mercado dos óleos Básicos Lubrificantes (2016) (m 3 ) 1400000 1320000 1200000 1000000 800000 600000 641000 490000 400000 236000

2 Mercado dos óleos Básicos Lubrificantes (2016) (m 3 ) Total Refino Importação Rerrefino 2

3 Óleos vegetais Os óleos vegetais são constituídos predominantemente de produtos de condensação entre glicerol [C 3 H 5 (OH) 3 ] e ácidos graxos (R-COOH) chamados de triglicerídeos (90 a 98%), além destes, existem os chamados não glicerídeos, como os fosfatídeos e esferóides, dentre outros. Canacki, M.; Sanli, H.; J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 2008, 35,

4 Ácidos Graxos Esteárico C18:0 Babaçu, Palma e Amêndoa da macaúba Oleico C18:1 Canola, Soja e Polpa da macaúba Ricinoleico C18:1 OH Mamona O Brien, R. D. Fats and oils: formulating and processing for applications;

5 Características dos Óleos Vegetais Alto índice de viscosidade; Boa lubricidade; Elevado ponto de fulgor; Maior solubilização de aditivos; Maior biodegradabilidade; Recursos renováveis; 5

6 Características dos Óleos Vegetais Baixa estabilidade oxidativa e térmica e Alto ponto de fluidez. 6

7 Biolubrificantes O comitê Europeu de normalização estabelece alguns critérios para que um lubrificante seja aceito como biolubrificante, tais como: mais de 60% de degradação em 28 dias, conforme norma OECD 301 (Organisation for Economic Cooperation and Development), mais de 50% por cento da composição baseada em matérias renováveis, sem bioacumulação e baixa toxicidade para fauna, flora e água. Honary, L.; Richter, E. Bio-Based Lubricants and Greases; John Willey and Sons Ltd,

8 Biolubrificantes Seguindo o descrito na norma OECD 301, alcança-se para óleos vegetais in natura um valor de 99% em 28 dias. Quando estes são aditivados, como exemplo, um óleo para motosserra biodegradável, pode atingir valores próximos de 90%. A título de comparação, os valores de biodegrabilidade para óleos minerais são de 20%. Honary, L.; Richter, E. Bio-Based Lubricants and Greases; John Willey and Sons Ltd,

9 Mercado de Biolubrificantes Em 2001 o governo alemão lançou um programa chamado MIP (Market Introduction Programme), no qual havia um incentivo financeiro para o uso de biolubrificantes em máquinas hidráulicas e, logo no primeiro ano, 1000 toneladas de óleos lubrificantes minerais foram substituídos por biolubrificantes, o que correspondeu a 4000 máquinas. 9

10 Mercado de Biolubrificantes A USDA criou um registro voluntário para biolubrificantes e os consumidores podem verificar no site os produtos cadastrados. Para o registro é dada preferência para produtos que utilizam óleos rerrefinados, quando necessário, em substituição ao óleo de primeiro refino. 10

11 Biolubrificantes A normativa europeia, EN 13342, já prevê valores para o descarte óleo lubrificante não biodegradável. 11

12 Vantagens Aumento do uso de matérias renováveis; Menor impacto ambiental no descarte de lubrificantes, devido a maior biodegrabilidade, menor toxicidade e menor bioacumulação; Potencial criação de novas tecnologias nacionais. Investimento em pesquisas para desenvolvimento de novos aditivos, de acordo com as novas diretrizes ambientais; Pesquisa e uso de novas oleaginosas cultivadas em solos brasileiros (macaúba, babaçu, mamona etc.); Desenvolvimento rural em regiões subdesenvolvidas, tais como Montes Claros (MG), onde se adquiriu o óleo da polpa de macaúba desta pesquisa; Diminuição da emissão de CO 2 na atmosfera. 12

13 Desvantagens Aumento do consumo de água nas regiões rurais para o cultivo das oleaginosas; Substituição de áreas agrícolas alimentares para áreas com oleaginosas; Necessidade de incentivo governamental para que os preços entre os materiais renováveis se tornem competitivos com os derivados do petróleo. 13

14 Mercado dos Biolubrificantes Alemanhã Alemanha USA Brasil ,1 Alemanhã USA Brasil Alemanha USA/UK Brasil Soares, R, M. Avaliação Técnica, Mercadológica e de Tendências da Utilização de Óleos Lubrificantes de Base Vegetal, UFRJ,

15 Mercado dos Biolubrificantes Fluidos hidráulicos; Correntes; Desmoldagem; Usinagem; Graxas; Motores 2 tempos; etc 15

16 Obtenção de um diéster a partir do óleo de soja 16

17 Epoxidação 17

18 Diéster 18

19 Estolides de Lesquerella 19

20 Estolides de Lesquerella 20

21 Aditivo Antioxidante 21

22 Aditivo antioxidante 22

23 Aditivo Extrema Pressão 23

24 Aditivo Extrema Pressão Butanotiol HClO 4 24

25 Estudo de Caso Um biolubrificantes a partir dos óleos da amêndoa e da polpa da macaúba. 25

26 Óleo de Macaúba A macaúba é uma palmeira do gênero Acrocomia e se caracteriza por ampla distribuição geográfica, estendendo-se do México a Argentina, com maior abundância na Costa Rica, Paraguai e Brasil. Em nosso país existe uma elevada concentração no cerrado e pantanal. 26

27 Espectro de RMN H 1 do Diéster C da Amêndoa Diéster C Tipo de Hidrogênio Polpa Diéster C da Amêndoa Olefínicos 0,16 0,00 Amêndoa Metilênicos do glicerol 0,44 0,49 Hidroxilas 0,00 0,13 Metilênicos das cadeias alifáticas 5,66 5,77 27

28 Transmitância (%) FTIR - Dióis 0,04 0,02 Diol da Amêndoa 0,00-0,02-0,04-0,06-0,08-0,10-0,12-0,14 Diol da Polpa -0, Numero de onda (cm -1 ) 28

29 Resultados Físico-Químicos dos Derivados da Amêndoa Produto Visc40 (mm 2 s -1 ) Visc100 Estabilidade oxidativa (mm 2 s IV IAT* -1 ) (min) Amêndoa da macaúba Hidroxilamina da amêndoa B Diol da amêndoa B Diéster da amêndoa B Diéster da amêndoa C 28,96 6, ,35 1,42 39,68 7, ,25 0,31 150,6 32, ,15 0,49 69,16 13, ,75 0,46 32,36 8, ,30 0,98 * unidade: massa de KOH em mg por massa de amostra em g 29

30 Pressao (kpa) Resultados Físico-Químicos dos Derivados da Amêndoa Amêndoa Hidroxilamina Diol Diéster Diéster C Tempo (S) 30

31 Resultados Físico-Químicos dos Derivados da Polpa Produto Visc40 (mm 2 s -1 ) Visc100 (mm 2 s -1 ) IV Estabilidade oxidativa (min) IAT* Polpa 40,48 7, ,55 7,38 Hidroxilamina da polpa B Sólido Sólido Sólido 56,11 0,43 Diol da polpa B 223,2 36, ,61 0,73 Diéster da polpa B 122,10 24, ,25 1,09 Diéster da polpa C 54,05 12, ,41 1,07 31

32 Pressao (kpa) Resultados Físico-Químicos dos Derivados da Polpa Polpa Diéster Diol Hidroxilamina Diéster C Tempo (S) 32

33 Pressao (kpa) Comparativo entre Diésteres C e Óleo Mineral PNL Diéster C Polpa Diéster C Amêndoa Tempo (S) 33

34 Massa (%) Comportamento Termogravimétrico dos Derivados da Polpa Etro 4 NH PNL Polpa Hidroxilamina Diol Diéster Diéster C Temperatura ( C) 34

35 Bibliografia Maimon, D. Passaporte Verde Gestão Ambiental e Competitividade. Editora Qualitymark.; Acessado em janeiro de Matos, P.; R.; R.; Dissertação de Mestrado. Instituto de Química. Universidade de Brasília, Brasília Global lubricants Service: Brazil. IHS energy. Maio de < 0lubricants%20conference.pdf. Acessado em novembro de Soares, M.; R.; Dissertação de Mestrado. Programa de Pós-Graduação em Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos. UFRJ, Rio de Janeiro, gency European Commission. Accelerating the Development of the Market for Bio-based Products in Europe. Report of the taskforce on bio-based products Erhan, S.; Z.; Sharma, B.; K.; Liu, Z.; Adhvaryu, A.; J. Agric. Food Chem. 2008, 56, Rudinick, L, R. Lubricants Additives. Chemistry and Applications. Second edition Montevaro, L.; L.; Silva, E.; O.; Costa, A.; P.; O.; Samios, D.; Gerbase, A.; E.; Petzhold, C.; L.; J. Am. Oil Chem. Soc. 2005, 82, 365. Canacki, M.; Sanli, H.; J.; Ind. Microbiol. Biotechnol. 2008, 35, 431. Lehninger, A.; L.; Nelson, D.; L.; Cox, M.; M.; Princípios de Bioquímica, 4 edição, Sarvier:São Paulo, O Brien, R.; D.; Fat and Oils: Formulating and Processing for Applications. 2 end. Boca Raton, Florida Jensen, F.; Introduction to Computational Chemistry. John Wiley & Sons Young, D.; C.; Computational Chemistry: A Practical Guide for Applying Techniques to Real-World Problems. Wiley-Interscience Miyake, Y.; Yokomizo, K.; Matsuzake, N.; J. Am. Oil Chem. Soc. 1997,1, 15. Politi, J.; R.; Matos, P.; R.; Sales, M.; J.; J. Thermal Analysis and Calorimetry. 2012, 3,

36 Agradecimento Obrigado! Superintendência de Biocombustíveis e Qualidade de Produtos / Centro de Pesquisas e Análises Tecnológicas +55 (61) (21) pmatos@anp.gov.br 36

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