9º LUBGRAX MEETING 2018

(1)

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

(2)

Mercado dos óleos Básicos Lubrificantes

(2016)

2

0 200000

400000

600000

800000

1000000

1200000

1400000

Total

Refino

Importação

Rerrefino

1320000

641000

490000

236000

(m

3

₎

http://www.anp.gov.br/wwwanp/producao-de-derivados-de-petroleo-e-processamento-de-gas-natutal

(3)

 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.

(4)

Ácidos Graxos

4

O’Brien, R. D. Fats and oils: formulating and processing for applications; 2004.

Esteárico C18:0

Babaçu, Palma e Amêndoa da

macaúba

Oleico C18:1

Canola, Soja e Polpa da macaúba

Ricinoleico C18:1 OH

Mamona

(5)

Características dos Óleos

Vegetais

• Alto índice de viscosidade;

• Boa lubricidade;

• Elevado ponto de fulgor;

• Maior solubilização de aditivos;

• Maior biodegradabilidade;

(6)

Características dos Óleos

Vegetais

• Baixa estabilidade oxidativa e térmica e

• Alto ponto de fluidez.

(7)

 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

Co-operation and Development), mais de 50% por

cento da composição baseada em matérias

renováveis, sem bioacumulação e baixa

toxicidade para fauna, flora e água.

(8)



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%.

Biolubrificantes

8

(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

(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.

(11)

A normativa europeia, EN 13342, já prevê

valores para o descarte óleo lubrificante não

biodegradável.

(12)

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.

Vantagens

(13)

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.

(14)

Mercado dos Biolubrificantes

14

5

1 0,1

0

1

2

3

4

5

6 Alemanhã

USA

Brasil

Alemanhã

USA

Brasil

Soares, R, M. Avaliação Técnica, Mercadológica e de Tendências da Utilização de Óleos Lubrificantes de Base Vegetal, UFRJ, 2013.

Alemanha

USA/UK

Brasil

Alemanha

USA

(15)

Mercado dos Biolubrificantes

• Fluidos hidráulicos;

• Correntes;

• Desmoldagem;

• Usinagem;

• Graxas;

• Motores 2 tempos;

(16)

16

Obtenção de um diéster a partir do óleo de

soja

(17)

(18)

18

(19)

(20)

Estolides de Lesquerella

(21)

(22)

Aditivo antioxidante

(23)

(24)

24

Aditivo Extrema Pressão

Butanotiol

(25)

Estudo de Caso

 Um biolubrificantes a partir dos óleos da

amêndoa e da polpa da macaúba.

(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.

(27)

Espectro de RMN H

1 _{do Diéster C da}

Amêndoa

Tipo de

Hidrogênio

Polpa

Diéster C

da

Amêndoa

Olefínicos

0,16

0,00

Metilênicos

do glicerol

0,44

0,49

Hidroxilas

0,00

0,13

Metilênicos

das cadeias

5,66

5,77

Diéster C

Amêndoa

(28)

FTIR - Dióis

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 -0,16 -0,14 -0,12 -0,10 -0,08 -0,06 -0,04 -0,02 0,00 0,02 0,04 Diol da Polpa Diol da Amêndoa Tr an sm itâ nc ia (% ) Numero de onda (cm-1) 28

(29)

Resultados Físico-Químicos dos

Derivados da Amêndoa

Produto

Visc40

(mm

2

_·s

-1

₎

Visc100

(mm

2

_·s

-1

₎

IV

Estabilidade oxidativa

(min)

IAT*

Amêndoa da

macaúba

28,96

6,24

173 41,35

1,42

Hidroxilamina

da amêndoa B

39,68

7,384

154 75,25

0,31

Diol da

amêndoa B

150,6

32,45

259 69,15

0,49

Diéster da

(30)

Resultados Físico-Químicos dos Derivados da

Amêndoa

30 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 Tempo (S) Amêndoa

P

re

ss

ao

(k

P

a)

Diol Diéster C Hidroxilamina Diéster

(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

7,97

174 12,55

7,38

Hidroxilamina da

polpa B

Sólido

56,11

0,43

Diol da polpa B

223,2

36,40

214 50,61

0,73

(32)

Resultados Físico-Químicos dos Derivados da

Polpa

32 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 800 850 900 950 1000 1050 1100

P

re

ss

ao

(k

P

a)

Tempo (S) Polpa Diol Diéster C Diéster Hidroxilamina

(33)

Comparativo entre Diésteres C e Óleo

Mineral

750 800 850 900 950 1000 Diéster C Amêndoa Diéster C Polpa

Pr

es

sa

o

(k

Pa

)

PNL

(34)

Comportamento Termogravimétrico dos

Derivados da Polpa

34 0 100 200 300 400 500 600 0 20 40 60 80 100 Temperatura (°C) M as sa (% ) _{Etro 4} NH PNL Polpa Diéster C Hidroxilamina Diol Diéster

(35)

Bibliografia

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 <http://www.fuchsoil.de/fileadmin/fuchs_upload/pdf_addons/finanzpraes.entation/Base%20oils%20and%2 0lubricants%20conference.pdf. Acessado em novembro de 2014.

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(36)

Agradecimento

• Obrigado!

36