Utilização de óleos vegetais como bases lubrificantes
O bserva-se atualmente um enorme esforço mundial para a redução da dependência dos produtos do petróleo, para minimizar o impacto da produção de materiais no meio ambiente. As discussões sobre questões ambientais, inseridas no amplo conceito de desenvolvimento sustentável, ganham intensidade cada vez maior. Segundo Maimon, “o desenvolvimento sustentável busca simultaneamente a eficiência econômica, a justiça social e a harmonia ambiental”. Mais do que um novo conceito, o desenvolvimento sustentável é um processo de mudança, no qual a exploração de recursos, a orientação dos investimentos, os rumos do desenvolvimento ecológico e a mudança institucional devem levar em conta as necessidades das gerações futuras.
O Brasil já está participando desse esforço mundial, sobretudo na geração de energia. Contudo, com o desenvolvimento do país, está ocorrendo um crescimento da necessidade brasileira por óleos lubrificantes. A expansão do mercado de óleos lubrificantes no Brasil não tem encontrado sua contrapartida na produção nacional de óleos básicos, devido, entre outras razões, à falta de investimentos no setor. Esse panorama incentiva a importação de bases minerais e sintéticas para óleos lubrificantes, tornando essa ação uma alternativa recorrente.
Uma opção para a reversão dessa tendência é a substituição da base mineral por bases vegetais. A utilização de bases vegetais nos óleos lubrificantes traz muitos benefícios ao país com o desenvolvimento de tecnologias próprias e agregando valor a produtos típicos nacionais, em uma perspectiva sustentável. O uso das bases vegetais pode gerar empregos para todos os níveis sociais da população, promover desenvolvimento no interior do Brasil, evitando o êxodo rural, e facilitar uma melhor distribuição de renda.
Em relação ao meio ambiente, as bases vegetais são recursos renováveis, menos tóxica e são mais biodegradáveis que as de origem mineral. No aspecto econômico, a plantação das oleaginosas deve respeitar aspectos climáticos, do solo e culturais de cada região do Brasil, para que se tenha um preço mais viável desses óleos em relação aos óleos minerais. A despeito dos benefícios provenientes do uso dos óleos vegetais como base para lubrificantes, não é qualquer óleo vegetal que pode ser empregado na lubrificação. Para que um material atue como um lubrificante é necessário que ele apresente características físico-químicas bem definidas, tais como: viscosidade, índice de viscosidade, ponto de fulgor, índice de acidez, ponto de fluidez, estabilidade oxidativa, volatilidade etc.
Os óleos vegetais são formados predominantemente de produtos de condensação entre glicerol [C3H5(OH)3] e ácidos graxos (R-COOH) chamados de triglicerídeos (90% a 98%). Além desses, existem os chamados não glicerídeos, como os fosfatídeos, esteróides, dentre outros. Tecnicamente, a utilização de óleos vegetais como base para óleos lubrificantes torna-se uma opção interessante na substituição das bases minerais, pois as bases vegetais apresentam alto índice de viscosidade, baixa volatilidade e elevado ponto de fulgor, além de serem mais biodegradáveis que os óleos minerais, como destacado anteriormente. Porém, os óleos vegetais, por apresentarem duplas ligações em sua estrutura, apresentam menor estabilidade oxidativa do que os óleos minerais, gerando compostos insolúveis, o que aumenta a viscosidade e a acidez do produto, além disso, diversos óleos vegetais apresentam alto ponto de fluidez.
Neste trabalho, foram estudados os óleos vegetais de mamona, algodão, polpa de macaúba, amêndoa de macaúba, babaçu bruto, palma, maracujá, indaiá e macadâmia. Foram realizados os ensaios de viscosidade cinemática a 40 ºC e 100 ºC, índice de viscosidade, demulsiblidade, espuma, índice de acidez, ponto de fluidez, ponto de fulgor, cor ASTM, absorbância e densidade.
Os resultados foram tratados estatisticamente, empregando o método da análise dos componentes principais (PCA). Esse procedimento permitiu avaliar a similaridade desses óleos com algumas bases minerais e sintéticas utilizadas na formulação de óleos lubrificantes e, consequentemente, a capacidade lubrificante dos óleos testados em função da sua aplicação potencial.
A análise de componentes principais (PCA) é uma técnica estatística que possibilita encontrar padrões em dados formados por muitas variáveis. Esse processo permite projetar o espaço original de variáveis num espaço de dimensão mais reduzida. As variáveis derivadas das originais são designadas componentes principais. O procedimento de PCA faz uma partição da variância nos componentes principais, sendo que cada componente principal é calculado de maneira a reter a maior quantidade de variância presente nas variáveis originais.
Geometricamente os componentes principais podem ser vistos como projeções dos dados originais sobre eixos ortogonais (loadings) que cobrem o espaço das variáveis. O primeiro eixo é determinado para capturar o máximo de variância passando através das zonas mais densas dos dados. O segundo componente principal é determinado por meio do mesmo critério, com a restrição de que deve ser ortogonal em relação ao primeiro.Vale ressaltar que, como a dispersão das variáveis obtidas e a natureza destas é expressa em unidades de medidas não comparáveis, faz-se uma normalização dos dados, tornando-as adimensionais com média nula e variância unitária.
Os resultados das propriedades físico-químicas obtidas para os reportados na tabela 2, na qual os óleos vegetais são representados por números de 1 a 9. Esses dados foram analisados empregando-se a técnica PCA, e dessa análise foi possível notar a similaridade entre diversas propriedades dos óleos de origem vegetal e mineral.
Verificou-se uma boa similaridade entre os óleos vegetais 2, 5, 6 e 7 e os óleos básicos minerais estudados, o que torna esses óleos eletivos para uso potencial em lubrificação. O próximo passo será realizar um estudo da estabilidade termoxidativa desses óleos.
Várias estratégias podem ser utilizadas para modificar as propriedades físico-químicas dos óleos vegetais, no intuito de adequá-los às aplicações ou, até mesmo, ampliar o seu espectro de aplicação. Uma dessas estratégias é o uso de aditivos. Nesse sentido, o estudo de aditivos que melhorem as características dos óleos vegetais, tais como estabilidade oxidativa e ponto de fluidez dos óleos vegetais é necessário. São necessários também estudos de mecanismos orgânicos que alterem os sítios oxidativos dos óleos vegetais, tais como proposto por Sharma e colaboradores representado na figura 3.
Com o estudo, notou-se que os óleos vegetais estudados apresentam diversas características desejáveis para a sua utilização como óleo base para lubrificantes, sendo necessário o estudo da estabilidade termoxidativa. Existe uma grande expectativa para o desenvolvimento desses óleos, seja por meio do uso de aditivos e/ou alteração na estrutura química das moléculas de triglicerídeos.
Douglas L. McGregor é químico e gerente de
Serviços Técnicos & Marketing de Lubrificantes
para América Latina da Afton Chemical.