Evaluation of colloidal stability, kinematic viscosity and flash point of b10 diesel/biodiesel blends using nano-structured additives based on Al2O3 and oleic acid

espanolRESUMEN Las nanoparticulas de Alumina fueron sintetizadas por el metodo de sol-gel y sometidas a un tratamiento termico a 750 y 1000 °C. Se utilizo la tecnica de difraccion de rayos-X para determinar la formacion de cristales con tamanos de hasta 280 nm. Con el proposito de producir suspensiones estables, el nano-aditivo fue mezclado con una solucion de diesel/biodiesel usando acido oleico como un surfactante, obteniendo concentraciones de nano-aditivos de 10 y 20 ppm. Para esto, las nanoparticulas de Alumina se mezclaron primero con 20 mL de acido oleico usando un bano de ultrasonido. Luego, la mezcla se calento a 80°C bajo agitacion constante por 1 hora, y subsecuentemente se llevo al ultrasonido por 30 minutos. La estabilidad coloidal se evaluo de acuerdo a la teoria de Deryaguin-Landau-Verwey-Oberbeek (DLVO) analizando la energia total de interaccion del sistema. Los efectos sobre la viscosidad cinematica y el punto de inflamacion de las mezclas B10 fueron determinados de acuerdo a las normas ASTM D-445 y ASTM D-93. La aplicacion de los nano-aditivos a las mezclas de biodiesel mostraron un incremento en la viscosidad cinematica desde 2.75 cSt hasta 3.33 cSt a 40°C con una concentracion de 20 ppm de nanoparticulas en la mezcla B10, mientras que el punto de inflamacion incremento desde 65 °C hasta 66 °C. Estos resultados pueden representar un efecto benefico para el funcionamiento de los motores debido a una mejor capacidad de lubricacion. Por otra parte, los combustibles con alto punto de inflamacion son mas faciles para el manejo de transporte y almacenamiento. Entonces, la implementacion de nano-aditivos representa una buena oportunidad para la industria de los biocombustibles. EnglishABSTRACT Alumina nanoparticles were synthesized by sol-gel method and submitted to thermal treatment at 750 and 1000 °C. X-ray diffraction was used to determine crystal formation with sizes up to 280 nm. To achieve stable suspensions, a nano-additive was mixed with the diesel/biodiesel blends along with oleic acid surfactant to obtain concentrations of nano-additives at 10 and 20 ppm. For this, alumina nanoparticles were firstly mixed with 20 mL of oleic acid by using an ultrasonicator. Then, this mixture was heated at 80°C under constant agitation for 1 hour, and it was subsequently submitted to ultrasound for 30 minutes. Colloidal stability was evaluated according to Deryaguin-Landau-Verwey-Oberbeek (DLVO) theory by analyzing the total interaction energy of the system. Effects on the kinematic viscosity and flash point of the B10 blend were determined according to ASTM D-445 and ASTM D-93 regulations. The application of nano-additives in biodiesel blends showed an increase of the kinematic viscosity from 2.75 cSt to 3.33 cSt at 40°C with 20 ppm of nanoparticles in the B10 blend, while flash point increased from 65 °C to 66 °C. These results could represent a beneficial effect for engines performance due to their better lubricant capacity. On the other hand, fuels with high enough flash point are easy to handle for transportation and storage. Then, the implementation of nano-additives represents a good opportunity for the biofuels industry. portuguesRESUMO As nanoparticulas de alumina foram sintetizadas utilizando o metodo de sol-gel e submetida a tratamento termico a 750 e 1000 °C. Utilizou-se a tecnica de difracao de raios-X para determinar a formacao de cristais com dimensoes de ate 280 nm. Visando produzir suspensoes estaveis, o nanoaditivo foi misturado com uma solucao de diesel/biodiesel usando acido oleico como um surfactante, obtendo concentracoes de nanoaditivos de 10 e 20 ppm. Para isso, as nanoparticulas de alumina primeiro foram misturadas com 20 mL de acido oleico utilizando um banho de ultrassom. Depois, a mistura foi aquecida a 80°C sob agitacao constante por 1 hora, e depois levada a ultrassom durante 30 minutos. A estabilidade coloidal foi avaliada conforme a teoria de Derjaguin-Landau-Verwey-Oberbeek (DLVO) analisando a energia total de interacao do sistema. Os efeitos sobre a viscosidade cinematica e o ponto de inflamacao das misturas B10 foram determinados de acordo com as normas ASTM D-445 e ASTM D-93. A aplicacao dos nanoaditivos as misturas de biodiesel mostraram um aumento na viscosidade cinematica desde 2.75 cSt ate 3.33 cSt a 40°C com uma concentracao de 20 ppm de nanoparticulas na mistura B10, enquanto que o ponto de inflamacao aumentou de 65 °C para 66 °C. Esses resultados podem representar um efeito benefico para o funcionamento dos motores pela melhor capacidade de lubrificacao. Por sua vez, os combustiveis com alto ponto de inflamacao sao mais faceis para o manejo de transporte e armazenamento. Portanto, a aplicacao de nanoaditivos e uma boa oportunidade para a industria dos biocombustiveis.