Aplicação do delineamento simplex-centroide no estudo da cinética da oxidação de biodiesel B100 em mistura com antioxidantes sintéticos

Abstract

Recebido em 11/1/10; aceito em 24/5/10; publicado na web em 24/8/10 THE SIMPLEX-CENTROID DESIGN APPLIED TO STUDY OF THE KINETICS OF THE OXIDATION OF B100 BIODIESEL IN BLEND WITH SYNTHETIC ANTIOXIDANTS. Antioxidants are an alternative to prevent or slow the degradation of the biofuel. In this study, it was evaluated the oxidative stability of B100 biodiesel from soybean oil in the presence of three commercial synthetic antioxidants, butylated hydroxyanisole (BHA), butylated hydroxytoluene (BHT) and tert-butylhydroquinone (TBHQ), pure or blended, from the experimental design of simplex-centroid mixture. The reaction order and rate constant were also calculated for all tests. The treatment containing pure TBHQ proved to be the most effective, proven by design, the optimum mix obtained and the rate constant. Binary and ternary mixtures containing TBHQ also showed appreciable antioxidant effect.Keywords: antioxidants, design of mixing and biofuel. INTRODUÇÃOOs combustíveis fósseis, usados atualmente em larga escala como fonte de energia são recursos finitos e extremamente poluidores. Diante da necessária busca por fontes de energias limpas e renováveis, o estudo de biocombustíveis tem se apresentado como uma alternativa viável para a solução destes problemas. 1Dentre os biocombustíveis destaca-se o biodiesel, que pode ser definido como sendo um mono-alquil éster de ácido graxo derivado de fontes renováveis, podendo ser produzido a partir da reação de óleos vegetais ou gordura animal com um álcool, geralmente metanol, na presença de um catalisador, normalmente uma base forte, como hidróxido de sódio ou de potássio. Este método de produção é conhecido como transesterificação. 2-6Algumas características devem ser consideradas para o biodiesel como ter boa biodegradabilidade, ter uma inerente lubrificidade na forma pura, apresentar competitividade com o diesel em termos de propriedades combustíveis e, além disso, não contribui para a emissão de aromáticos e óxidos de enxofre. No entanto, ao contrário dos combustíveis fósseis, que são relativamente inertes e mantêm as suas características essenciais pouco alteradas ao longo da estocagem, o biodiesel degrada mais rapidamente com o tempo e pode alterar-se devido à ação do ar, da luz, temperatura e umidade. O seu contato com contaminantes, tanto de natureza inorgânica quanto microbiana, também tende a introduzir variações na qualidade do produto, sendo a oxidação decorrente da sua exposição ao ar atmosférico um dos principais problemas de degradação a que o biodiesel está sujeito.6 Alterações de qualidade do biodiesel e misturas, como elevação da sua acidez, da sua corrosividade e a formação de produtos indesejáveis, como polímeros e depósitos, foram observadas ao longo do tempo de estocagem. 8,9 A estabilidade à oxidação é, portanto, um parâmetro de grande importância para o controle da qualidade do biodiesel. O processo de degradação oxidativa do biodiesel depende da natureza dos ácidos graxos utilizados na sua produção associado, principalmente, ao grau de insaturação dos...

Cinética da oxidação de biodiesel de óleo de soja em mistura com TBHQ: determinação do tempo de estocagem

“…16 5,12 Pode-se observar pelo ponto de inflexão, que a iniciação, que corresponde ao período de indução que precede a propagação, foi retardada para o tratamento contendo o antioxidante sintético em todos os casos estudados.…”

“…5,18 Portanto, as curvas apresentadas nas Figuras 1, 2 e 3 foram avaliadas utilizando-se ordem de reação como sendo n = 1 e 0 ≤ n < 1.…”

“…Reações de oxidação de biodiesel B100, obtido de óleo de vegetal, ocorrem à temperatura ambiente e, segundo Levenspiel, reações deste tipo são muito sensíveis à variação de temperatura. 5,21 De fato, a diferença entre as ordens das reações é maior entre as temperaturas de 30 e 50 °C e 30 e 80 °C do que entre 50 e 80 °C.…”

“…1,4 Com a finalidade de inibir ou retardar a oxidação lipídica do biodiesel B100 são empregados compostos químicos conhecidos como antioxidantes e/ou estabilizadores. 5 Os antioxidantes ocorrem naturalmente em óleos vegetais e os mais comuns são os tocoferóis. No entanto, alguns processos de produção de óleos vegetais incluem uma etapa de destilação para purificação dos mono-alquil ésteres.…”

“…A estrutura fenólica destes compostos permite a doação de um hidrogênio ao radical livre, regenerando, assim, a molécula do éster e interrompendo o mecanismo de oxidação por radicais livres. 5 Dessa maneira, os derivados fenólicos transformam-se em radicais livres, entretanto estes podem se estabilizar sem promover ou propagar reações de oxidação. 7 Domingos et al, utilizando o Rancimat à temperatura de 110 ºC, estudaram a influência do BHA, BHT e TBHQ na estabilidade oxidativa do biodiesel B100 de óleo de soja.…”