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Fish farming is a worldwide growing activity and a large amount of residues is produced in this process. The present work describes a cleaner and sustainable way to produce new lubricants from fish waste oil. Oil extracted from the Nile tilapia (Oreochromis niloticus) viscera was utilized as raw material to produce basic oil for lubricants. The products were synthesized by esterification with polyols, trimethylolpropane (TMP) and pentaerythritol (PE), using p-toluenesulfonic acid (p-TSA) as catalyst. The synthesized esters were characterized by infrared (IR) and nuclear magnetic resonance (NMR). Computational methods were used to predict the physical characteristics of the material. In addition, the main physicochemical properties were evaluated, as well as the thermal behavior and toxicity of the products against Artemia salina. The synthesized esters showed high viscosity indexes (VI > 150) and viscosities that fit the degree of application ISO-46 and 150. Molecular dynamics simulations indicated that at room temperature the lubricants Tilapia fatty acid -trimethylolpropane ester (T-TMPE) and Tilapia fatty acid -pentaerythritol ester (T-PEE) are in liquid and gel states, respectively, confirming the experimental data. The products did not present toxicity against A. salina. In this research, we reinforce the potential of using tilapia oil from waste to produce green lubricants as a strategy to reduce damage to the environment, as well as the use of computational methods that collaborate to predict physical properties of lubricants.

RESUMO: Neste trabalho foi produzido bioquerosene pela reação de esterificação (utilizando o Amberlyst PALAVRAS-CHAVE:Bioquerosene; Ácidos graxos de babaçu; Planejamento experimental; Metodologia de superfície de resposta (MSR).

Neste trabalho foi produzido bioquerosene pela reação de esterificação (utilizando o Amberlyst® 15 como catalisador heterogêneo) dos ácidos graxos livres de C6 a C16 átomos de carbono provenientes do óleo de babaçu (Orbignya speciosa) utilizando um planejamento de experimento fatorial 23 com composto central. A análise termogravimétria foi utilizada para indicar a faixa de trabalho do catalisador e a microscopia eletrônica de varredura, a morfologia. Os parâmetros de processo estudados foram a temperatura de reação entre 70 °C e 100 °C, a concentração em massa de catalisador entre 5 % e 10 % e o tempo de reação entre 240 minutos e 480 minutos. Como parâmetro de resposta do planejamento experimental foi avaliado o teor em massa de metil ésteres. A otimização do processo foi realizada através da metodologia de superfície de resposta (MSR) e o modelo polinomial de segunda ordem. Foi observado que a variável de processo de maior influência foi a temperatura de reação, sendo que a maior conversão de ésteres foi obtida com 7,5 % de catalisador; temperatura de reação de 85 °C e com um tempo de 360 minutos de reação. Com esses parâmetros a conversão alcançada foi de 94,7 % em biocombustível. Utilizando a MRS, com modelo polinomial de segunda ordem, as condições otimizadas obtidas para a reação de esterificação com Amberlyst® 15 foram: temperatura de 90,0 °C, quantidade de catalisador de 7,3 % e tempo reacional de 338,2 minutos. O rendimento teórico da conversão previsto para os ácidos graxos livres de C6 a C16 átomos de carbono em bioquerosene foi de 95,7 %. Esta pesquisa foi apoiada pela Universidade Federal do Ceará (UFC), Laboratório de Imagem Central Analítica da UFC, Fundação Núcleo de Tecnologia Industrial do Ceará (NUTEC) e financiada pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e pela Fundação Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico (FUNCAP).