Investigação dos efeitos de complexos metaloporfirínicos nas reações de oxidação do biodiesel

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dc.contributor.advisorAngilelli, Karina Benassi
dc.contributor.authorGonçales Filho, José
dc.contributor.bancaCarvalho, Gizilene Maria de
dc.contributor.bancaDaniel, Juliana Feijó de Souza
dc.coverage.extent90 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2024-10-24T19:22:43Z
dc.date.available2024-10-24T19:22:43Z
dc.date.issued2024-08-21
dc.description.abstractNo atual cenário de busca por fontes de energia sustentáveis e limpas, o biodiesel se destaca como uma alternativa consolidada para substituir o diesel de petróleo. O biodiesel pode ser obtido por diferentes matérias-primas de origem vegetal e gordura animal, no entanto, sua composição apresenta uma mistura de ésteres de ácidos graxos com alto grau de insaturações, que o torna susceptível aos processos oxidativos, levando à formação de produtos indesejáveis, que alteram suas propriedades. Um dos fatores que propiciam essa degradação é a contaminação por metais. Por outro lado, a utilização de extratos vegetais como antioxidantes no biodiesel são frequentes na literatura, porém sua adição pode levar a presença de compostos porfirínicos, como a clorofila, que por sua vez apresenta boa capacidade complexante. Estas espécies, ao complexar com íons metálicos, potencialmente contaminantes do biodiesel, podem potencializar ou até mesmo inativar o seu efeito catalítico. Portanto, este trabalho teve como objetivo investigar a influência dos complexos de protoporfirina IX (PPIX) com Cr3+, Mn2+, Fe2+ e Fe3+ na estabilidade oxidativa do biodiesel obtido a partir de uma mistura de óleo de canola e sebo. O estudo se dedicou à avaliação do período de indução, bem como às espectroscopias de fluorescência e infravermelho, e à determinação parâmetros cinéticos e termodinâmicos de oxidação sob condições variáveis de temperatura. O íon Cr3+, Mn2+, Fe2+ e Fe3+ apresentaram atividade catalítica nas reações de oxidação do biodiesel e a PPIX exibiu ação antioxidante. Em análise dos parâmetros cinéticos, a amostra contendo Cr3+ proporcionou maiores resultados de constante de velocidade (k), frente ao controle. Quanto a energia de ativação (Ea), também em comparação ao controle, a presença dos metais levaram a menores valores, indicando aceleração das reações de oxidação. Ao avaliar os parâmetros termodinâmicos, a presença dos metais levaram a menores valores de entalpia de ativação (?H‡) e entropia de ativação (?S‡), em relação ao controle. Os parâmetros termodinâmicos determinados indicaram maior estabilidade para o biodiesel contendo PPIX, com valores de ?H‡ e ?S‡ de 103,16 kJ.mol-1 e -52,61 J.K-1.mol-1, respectivamente. O estudo da fluorescência indicou ocorrência da formação de complexos metaloporfirínicos no biodiesel, consistente com os resultados dos testes de estabilidade oxidativa, indicando a interação entre as espécies metálicas e PPIX. O estudo indicou o potencial da protoporfirina IX em aumentar a estabilidade oxidativa do biodiesel, de forma que a incorporação desses compostos nas formulações de biodiesel como aditivo antioxidante tem potencial para melhorar a qualidade do combustível e prolongar sua vida útil, até mesmo em presença do contaminantes metálicos
dc.description.abstractother1In the current scenario of searching for sustainable and clean energy sources, biodiesel emerges as a well-established alternative to replace petroleum diesel. Biodiesel can be obtained from different raw materials of vegetable origin and animal fat, however its composition presents a mixture of fatty acid esters with a high degree of unsaturation, which makes it susceptible to oxidative processes, leading to the formation of undesirable products that alter its properties. One of the factors that promote this degradation is metal contamination. On the other hand, using plant extracts as antioxidants in biodiesel is frequent in the literature, however, their addition can lead to the presence of substances such as chlorophyll, which in turn has good complexing capacity. These species complexed with metal ions, potentially contaminants of biodiesel, can enhance or even inactivate its catalytic effect. Therefore, this study aimed to investigate the influence of protoporphyrin IX (PPIX) complexes with Cr3+, Mn2+, Fe2+, and Fe3+ on the oxidative stability of biodiesel from a mixture of canola oil and tallow. Specifically, it focused on assessing the induction period as well as the fluorescence and infrared spectroscopy, kinetic and thermodynamic parameters of oxidation under varying temperature conditions. The ions Cr3+, Mn2+, Fe2+, and Fe3+ showed catalytic activity in the oxidation reactions of biodiesel, and PPIX exhibited antioxidant action. In the analysis of the kinetic parameters, the sample containing Cr3+ provided higher results for the rate constant (k) and the activation energy (Ea), the presence of metals led to lower values compared to the control, indicating acceleration of the oxidation reactions. When evaluating the thermodynamic parameters, the presence of metals resulted in lower activation enthalpy (?H‡) and activation entropy (?S‡) about the control. The results of thermodynamic parameters indicated greater stability for biodiesel containing PPIX, with ?H‡ and ?S‡ values of 103.16 kJ.mol-1 and -52.61 J.K-1.mol-1, respectively. The fluorescence study indicated the formation of metalloporphyrin complexes in biodiesel, which is consistent with the results of oxidative stability tests and points to interaction between the metallic species and PPIX. This study demonstrated the potential of protoporphyrin IX to enhance the oxidative stability of biodiesel. The findings contribute to a deeper understanding of the roles of porphyrin compounds and their complexes in biodiesel oxidation, providing a pathway for further exploration. Incorporating these compounds into biodiesel formulations as antioxidant additives could significantly enhance the fuel’s quality and extend its shelf life, even in the presence of metallic contaminants
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/18241
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCE - Departamento de Química
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Química
dc.subjectComplexos metaloporfirínicos
dc.subjectEspectroscopia de fluorescência
dc.subjectEstabilidade oxidativa
dc.subjectÍons metálicos
dc.subjectQuímica
dc.subjectBiodiesel
dc.subjectExtratos vegetais
dc.subjectClorofila
dc.subjectFísico-química
dc.subject.capesCiências Exatas e da Terra - Química
dc.subject.cnpqCiências Exatas e da Terra - Química
dc.subject.keywordsMetalloporphyrin complexes
dc.subject.keywordsFluorescence spectroscopy
dc.subject.keywordsOxidative stability
dc.subject.keywordsMetal ions
dc.subject.keywordsChemistry
dc.subject.keywordsBiodiesel fuels
dc.subject.keywordsPlant extracts
dc.subject.keywordsChlorophyll
dc.subject.keywordsPhysical chemistry
dc.titleInvestigação dos efeitos de complexos metaloporfirínicos nas reações de oxidação do biodiesel
dc.title.alternativeInvestigation of the effects of metalloporphyrinic complexes on biodiesel oxidation reactions
dc.typeDissertação
dcterms.educationLevelMestrado Acadêmico
dcterms.provenanceCentro de Ciências Exatas

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