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COMMON THEMES, DISCUSSION AND CONCLUSIONS

SELECTED PAPERS

5. COMMON THEMES, DISCUSSION AND CONCLUSIONS

Os antioxidantes foram testados diretamente no biodiesel e avaliados de acordo com a norma EN 14112 da ANP, que utiliza o Rancimat para quantificar a estabilidade oxidativa. A

Figura 56 mostra a estabilidade do biodiesel somado ao antioxidante de derivado do cardanol

baseado na reação eletroquímica. Além de apresentar biodiesel somado ao cardanol puro e uma amostra branco. A atividade antioxidante varia de acordo com o tempo de indução. Quanto maior o tempo de indução, maior a atividade antioxidante.

Figura 56 – Estudo da estabilidade – método Rancimat: biodiesel puro (8), biodiesel com LCC técnico 4000 ppm

(5), biodiesel com cardanol eletrolisado CEL 4000 ppm (3).

I n d u c t io n t im eS t a b ilit y t im e 0 1 2 3 4 5 6 7 8 1 1 5 . 3 µ S / c m h 3 / H e ls s o n 5 / H e ls s o n 8 / H e ls s o n

Os antioxidantes foram utilizados na concentração de 4000 ppm em massa de acordo com a massa do biodiesel. A adição de 4000 mg.kg-1 de LCC técnico puro em biodiesel de soja proporcionou um aumento no período de indução 3,41-4,56 h, enquanto que a mesma quantidade de antioxidante CEL aumentou o período de 3,41-7,25 h. A adição de aditivos ao biodiesel melhorou a estabilidade oxidativa, que foi observada através de um aumento do período de indução. Esta melhoria foi proporcional ao aumento da concentração dos aditivos.

O limite mínimo de estabilidade oxidativa de 6 horas, conforme estabelecido pela resolução da ANP, foi conseguido utilizando a proposta de síntese antioxidante via eletroquímica.

O insight mais importante em usar o LCC técnico como matéria-prima para um antioxidante é que ele é um subproduto da castanha de caju e não requer tratamento adicional. Os resultados mostram que o CEL parece ser uma alternativa interessante para melhorar a estabilidade oxidativa do biodiesel, e é economicamente viável, especialmente em países com grande produção de caju.

De acordo com Amidi et al., (2012) e Maia et al., (2015) os antioxidantes propostos para os testes de oxidação acelerada (método Rancimat) apresentaram período de indução superiores ao do substrato utilizado. Confirmando os testes de caracterização via eletroquímica, os quais propuseram bons desempenhos das atividades antioxidantes. Em desacordo com Simic et al., (2007) os antioxidantes propostos para os testes de oxidação acelerada, mesmo apresentando potenciais superiores a (E (V) 450mV) apresentaram-se como antioxidantes efetivos, aumentando os potenciais de indução ao do substrato utilizado.

As Figuras 57 a 61 ilustra os resultados dos testes de oxidação acelerada para o biodiesel puro e os respectivos aditivos: LCC puro (59), LCC eletrolisado (60), cardanol puro

(61), cardanol eletrolisado (62), antioxidante sintético Nalco (63) e antioxidante sintético

Figura 57 – Estudo da estabilidade – método Rancimat: biodiesel puro.

Figura 58 – Estudo da estabilidade – método Rancimat: biodiesel puro com a adição de LCC técnico.

4 . 4 6 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 0 , 0 0 , 5 1 , 0 1 , 5 2 , 0 2 , 5 3 , 0 3 , 5 4 , 0 4 , 5 5 , 0 µ S / c m h 4 . 1 5 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 0 , 0 0 , 5 1 , 0 1 , 5 2 , 0 2 , 5 3 , 0 3 , 5 4 , 0 4 , 5 µ S / c m h 4 . 6 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 0 , 0 0 , 5 1 , 0 1 , 5 2 , 0 2 , 5 3 , 0 3 , 5 4 , 0 4 , 5 5 , 0 µ S / c m h

Figura 59 – Estudo da estabilidade – método Rancimat: biodiesel puro com a adição de lcc eletrolisado.

Figura 60 – Estudo da estabilidade – método Rancimat: biodiesel puro com a adição de cardanol.

Figura 61 – Estudo da estabilidade – método rancimat: biodiesel puro com a adição de cardanol eletrolisado.

4 . 7 5 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 0 , 0 0 , 5 1 , 0 1 , 5 2 , 0 2 , 5 3 , 0 3 , 5 4 , 0 4 , 5 5 , 0 µ S / c m h 6 . 4 8 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 0 1 2 3 4 5 6 7 µ S / c m h 7 . 2 2 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0 1 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 µ S / c m h

Figura 62 – Estudo da estabilidade – método Rancimat: biodiesel puro com antioxidante sintético da NALCO.

Figura 63 – Estudo da estabilidade – método Rancimat: biodiesel puro com antioxidante sintético KEROBIT.

7 . 2 7 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0 1 1 0 1 2 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 µ S / c m h 1 7 . 0 8 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 1 2 5 1 5 0 1 7 5 2 0 0 0 , 0 2 , 5 5 , 0 7 , 5 1 0 , 0 1 2 , 5 1 5 , 0 1 7 , 5 µ S / c m h 1 1 . 2 1 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 1 2 5 1 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 µ S / c m h

De acordo com Lôbo et al., (2009) a estabilidade oxidativa do biodiesel está intimamente ligada ao seu grau de instauração dos ésteres alquílicos presentes e com a posição das ligações duplas na cadeia carbônica. Logo, quanto maior for o número de insaturações na molécula, existe uma maior facilidade de ocorrer degradação oxidativa e térmica.

A partir dos testes de oxidação acelerada das amostras aditivadas, foi observado que todos os compostos fenólicos mostraram atividade antioxidante, como demonstra o aumento no valor do período de indução (PI) quando comparados com os valores observados para biodiesel puro. Todavia, o melhor desempenho apresentado foi do antioxidante obtido via eletroquímica, CEL, onde apresentou período de indução acima de 7h.

1 0 . 8 8 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 1 2 5 1 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 µ S / c m h

6. CONCLUSÃO

A síntese eletroquímica proposta, com o isolamento dos constituintes do LCC, atingiu os resultados esperados, fornecendo substâncias com atividades antioxidantes superiores a matéria-prima de partida.

As caracterizações por FT-IR mostraram que a modificação do cardanol é realizada, de acordo com a diminuição do grupamento (OH), a medida que surge o radical fenóxi. Para os testes de termogravimetria verificamos a permanência de estabilidade térmica semelhante ao LCC, sua matéria-prima de partida. Além de constatar uma menor perda de massa final, sugerida pela maior polimerização dos compostos antioxidantes produzidos na reação eletroquímica.

As respostas eletroquímicas ratificam atividades antioxidantes estando de acordo com a literatura. Os testes eletroquímicos sugerem a seguinte ordem de atividade antioxidante concordando com os testes de rancimat: cardanol eletrolisado (CEL) > cardanol puro (CPU) > LCC técnico eletrolisado>LCC técnico puro (LCC), em relação a resistência a oxidação, quando adicionados ao biodiesel.

Os ensaios eletroquímicos também sugeriram uma maior atividade antioxidante conseguida através polimerização do cardanol, a ponto de diminuir a sensibilidade do eletrodo de trabalho, corroborando com os dados encontrados na cromatografia gasosa (CG), onde o cardanol diminui à medida que o tempo reacional aumenta, saturando com 2h de reação.

Os resultados de RMN 1H mostraram que houve modificação estrutural do cardanol, com o surgimento de sinais entre 3,5 e 4,5 δ, atribuídos a hidrogênios metilênicos (Ar-CH2-Ar)

e metoxilas fenólicas (Ar-OCH3), que garantem melhor atividade antioxidante.

Baixo custo da síntese e alta disponibilidade de LCC são razões para tornar a síntese promissora em desenvolvimento de antioxidantes. A síntese também se mostrou versátil e eficaz em todas as propostas realizadas, promovendo a melhoria da estabilidade oxidativa do biodiesel utilizado para os testes de rancimat.

O uso do antioxidante derivado do LCC fortalece a indústria do biodiesel. Os parâmetros realizados do biodiesel de soja não foram alterados com a adição de antioxidante, estando dentro dos limites exigidos pela legislação brasileira.

Aplicar o LCC técnico para uso industrial tem cunho inovador e tecnológico com a finalidade de síntese de antioxidante via eletroquímica para uso na indústria de biodiesel, onde promovemos a sustentabilidade regional e ambiental, em virtude do mesmo ser um subproduto da indústria da castanha de caju.

7. PERSPECTIVAS FUTURAS

 De acordo com a disponibilidade do Líquido da castanha de caju (LCC) na região Nordeste do Brasil, existe a possibilidade real de produção em larga escala de antioxidante para este ser utilizado em Biodiesel.

 A síntese antioxidante apresentada é de baixo custo, sendo que, se necessita de uma fonte de energia de 12V por 2 horas de reação. Logo, com matérias-primas de baixo custo e uma dependência energética mínima, a síntese pode ser realizada em larga escala.

 É necessário haver uma otimização no processo de síntese, onde pode-se modificar tempo reacional, eletrodos, concentração de reagentes, energia aplicada e assim obter melhorias na obtenção dos produtos.

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