Synthesis of Lubricant Additives from Polyisobutylene Reclaimed from Inner Tube Waste: Characterization and Application in Automotive Engines

Sempre que o motor de um carro funciona, ele depende de uma fina película de óleo para evitar que suas partes móveis se desgastem pelo atrito entre si. Este óleo não é apenas um lubrificante simples; é uma mistura cuidadosamente projetada para resistir ao calor extremo, neutralizar ácidos corrosivos e manter minúsculas partículas de sujeira e fuligem suspensas para que não obstruam o maquinário. Para realizar essas tarefas, os fabricantes adicionam compostos químicos especiais ao óleo de base. Esses aditivos atuam como limpadores e protetores, mas são tipicamente feitos de novos produtos químicos à base de petróleo. Ao mesmo tempo, o mundo luta contra um acúmulo massivo de resíduos de borracha, particularmente de câmaras de ar velhas usadas em pneus. Essas câmaras são feitas de um material durável que não apodrece ou se decompõe facilmente, acabando frequentemente em aterros sanitários onde permanecem por décadas. O desafio para os cientistas tem sido encontrar uma maneira de transformar esse resíduo persistente em algo útil sem criar mais poluição.

Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Mosul, no Iraque, enfrentou este problema transformando câmaras de ar descartadas em aditivos de alto desempenho para motores. O trabalho deles foca em um tipo específico de borracha chamada poliisobutileno, que é o ingredente principal das câmaras de ar de borracha butílica. Em vez de queimar o resíduo ou enterrá-lo, a equipe desenvolveu um método para dissolver a borracha do descarte usando um solvente de combustível comum, o querosene. Ao aquecer a mistura e filtrar o negro de fumo indesejado e outros detritos, eles conseguiram recuperar as cadeias poliméricas puras. Uma vez recuperado, este material foi quimicamente transformado. Primeiro, foi reagido com um composto chamado anidrido maleico para criar uma substância intermediária. Em seguida, este intermediário foi misturado com um produto químico chamado dietilenotriamina. Esta reação final produziu um novo composto conhecido como poliisobutileno succinimida, uma substância amplamente reconhecida na indústria do petróleo por sua capacidade de manter os motores limpos.

Os pesquisadores não pararam na fabricação do produto químico; eles tiveram que provar que ele funcionava tão bem quanto, ou melhor que, os aditivos comerciais. Eles pegaram seu aditivo recém-sintetizado e o misturaram ao óleo lubrificante padrão em três quantidades diferentes: um por cento, um e meio por cento e dois por cento. Para testar a mistura, submeteram o óleo a condições severas que mimetizam o interior de um motor em funcionamento. Eles aqueceram o óleo durante setenta e duas horas na presença de tiras metálicas para simular a oxidação e a formação de ácidos que ocorrem durante a condução normal. Eles então mediram o quão bem o óleo poderia neutralizar esses ácidos, uma propriedade conhecida como número de base total. Os resultados mostraram uma tendência clara: o óleo sem aditivo perdeu sua capacidade de combater o ácido quase imediatamente, caindo para um nível muito baixo após três dias. No entanto, o óleo contendo o aditivo de dois por cento manteve um nível de proteção muito mais alto, provando que o material reciclado neutralizava efetivamente os subprodutos corrosivos da combustão.

Além de combater o ácido, a equipe examinou como o aditivo afetava o comportamento físico do óleo. Eles mediram a espessura do óleo, ou viscosidade, tanto em temperaturas baixas quanto altas. Um bom óleo de motor deve permanecer espesso o suficiente para proteger as peças quando o motor está frio, mas não pode tornar-se tão espesso a ponto de fluir mal quando o motor está quente. Os testes revelaram que o óleo misturado com dois por cento do novo aditivo manteve sua espessura melhor através dessa ampla faixa de temperatura do que as outras amostras. Ele também apresentou um índice de viscosidade mais alto, significando que seu fluxo permaneceu mais estável conforme a temperatura mudava. Além disso, o aditivo melhorou a capacidade do óleo de manter contaminantes sólidos suspensos. Em um teste simples onde uma gota de óleo foi colocada sobre um pedaço de papel, o óleo com o aditivo de dois por cento espalhou-se de forma mais uniforme, indicando que estava retendo com sucesso as partículas de sujeira em vez de deixá-las assentar em uma lama.

O estudo também analisou a segurança e os limites operacionais. Os pesquisadores mediram o ponto de fluidez, que é a temperatura na qual o óleo para de fluir, e o ponto de fulgor, que é a temperatura na qual os vapores do óleo podem entrar em ignição. A mistura com a maior concentração do aditivo reciclado apresentou o menor ponto de fluidez, significando que permaneceria fluido em climas mais frios, e o maior ponto de fulgor, tornando-a mais segura e estável em altas temperaturas de operação. A densidade do óleo também aumentou ligeiramente com a adição do novo composto, confirmando que o aditivo estava se integrando com sucesso à mistura. Os pesquisadores concluíram que recuperar o poliisobutileno de câmaras de ar descartadas e convertê-lo em um aditivo lubrificante é um processo viável. O produto final, quando adicionado em uma concentração de dois por cento, produziu um óleo de motor que era mais resistente ao ácido, mais estável em altas temperaturas e melhor em manter o motor limpo do que o óleo não tratado. Esta abordagem oferece um caminho prático para reduzir o desperdício industrial enquanto simultaneamente melhora o desempenho dos fluidos que mantêm nossos veículos funcionando.