Produção de ésteres com potencial lubrificante a partir da esterificação enzimática do óleo fúsel com ácidos graxos de cadeia longa saturado e insaturado

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Lima, Rosemar de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: biolubricant; biolubrificante; esterificação; esterification; fusel oil; immobilized lipase; lipase imobilizada; óleo fúsel
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97139/tde-29042022-105514/

O presente trabalho teve como objetivo sintetizar ésteres com propriedades lubrificantes a partir do óleo fusel (matéria-prima residual da destilação do etanol) utilizando lipases como catalisadores por meio da esterificação do óleo fúsel com ácidos graxos de cadeia longa saturado e insaturado. Para tanto, inicialmente foram efetuados testes de seleção de fontes comerciais de lipase com potencial para aplicação nas reações propostas. Seis lipases microbianas com diferentes características bioquímicas (Candida rugosa, Candida antarctica, Rhizopus oryzae, Thermomyces lanuginosus, Penicillium camemberti e Pseudomonas fluorescens) foram imobilizadas por adsorção física em copolímero de estireno de divinilbenzeno (STY-DVB) e utilizadas como biocatalisadores para mediar a reação de esterificação do álcool isoamílico com os ácidos esteárico ou oleico em meio a solvente, em condições equimolares dos materiais de partida a 45°C sob agitação magnética (150 rpm). Em ambos os sistemas reacionais duas lipases (Candida antártica e Rhizopus oryzae) apresentaram desempenho satisfatório fornecendo elevada conversão molar dos materiais de partida (> 90% em 24 h de reação), sendo selecionadas para testes subsequentes utilizando óleo fúsel como fonte do álcool isoamílico. As condições operacionais de obtenção dos ésteres, estearato de isoamila e oleato de isoamila, empregando o óleo fúsel em substituição ao álcool isoamílico comercial, catalisada por cada biocatalisador foram determinadas por meio de um planejamento experimental composto de face centrada 22, avaliando simultaneamente a influência dos fatores (variáveis independentes) razão molar e temperatura na concentração dos ésteres formados. As condições ótimas estabelecidas em reator de tanque agitado em regime descontínuo foram: razão equimolar e temperatura de 45°C, para ambos os biocatalisadores independente do sistema reacional. Tais condições maximizam a formação de ésteres (entre 1,40- 1,50 mol L-1) sem ocasionar em elevadas perdas dos materiais de partida (conversão molar > 93%). Entretanto, foi constatado limitada estabilidade mecânica do suporte selecionado para imobilização das lipases, o que provocou fragmentação do derivado imobilizado impossibilitando sua reutilização em bateladas consecutivas. Para eliminar essa desvantagem, foram conduzidos testes em reator de leito fixo operando em fluxo contínuo. Apesar da viabilidade do sistema, foi constatada limitada estabilidade operacional em função da água liberada na reação que favoreceu a reação inversa. Neste caso, o sistema operacional referente a síntese de estearato de isoamila foi menos suscetível aos efeitos adversos da água formada como subproduto, sendo possível operar o reator por até 10 dias consecutivos sem perda de produtividade. A lipase de Candida antártica imobilizada em STY-DVB foi mais eficiente e estável para conduzir a síntese de ambos os ésteres em regime contínuo, fornecendo produtividades da ordem de 3264 e 1655 mmol.g-1.h-1, respectivamente, para estearato de isoamila e oleato de isoamila. As propriedades dos ésteres formados em regime permanente (viscosidade e acidez) foram compatíveis com as características requeridas para uso como lubrificante.