Preparation of Fatty Acid Derivatives from Local Sesame Oil and Their Industrial Modification into High-Performance Lubricants

Abstract

This study aims to prepare fatty acid derivatives from local sesame oil and chemically modify them to enhance their properties and utilize them as high-performance, environmentally friendly lubricants. The study's significance stems from the growing need for bio-based alternatives to conventional mineral oils, which cause negative environmental impacts, as well as the utilization of local renewable resources. The study employed an experimental approach, whereby fatty acids were extracted from sesame oil using saponification, then purified and their chemical composition analyzed using techniques such as gas chromatography (GC) and four-dimensional infrared spectroscopy (FTIR). Subsequently, the fatty acids underwent several chemical modification processes, including esterification, epoxidation, and hydrogenation, to improve viscosity, thermal stability, and oxidation resistance. Several lubricant samples were prepared from the resulting derivatives, with the addition of additives such as antioxidants and corrosion inhibitors. The physicochemical properties of these oils were evaluated through standardized tests, including viscosity measurement, flash point, pour point, oxidative stability, and wear rate, and then compared to commercial lubricants. The results showed a significant improvement in the properties of the modified oils compared to crude oil, with increased viscosity, thermal and oxidative stability, and reduced wear rates. The comparison also demonstrated that the overall performance of the prepared oils approaches that of commercial oils, with the potential for further improvement in certain properties. The study concludes that locally grown sesame oil represents a promising source for producing high-efficiency biolubricants, supporting the drive towards sustainability and minimizing environmental impact.

تهدف هذه الدراسة إلى إعداد مشتقات الأحماض الدهنية من زيت السمسم المحلي وتعديلها كيميائيًا لتحسين خصائصها واستخدامها كزيوت تشحيم عالية الأداء وصديقة للبيئة. تنبع أهمية الدراسة من الحاجة المتزايدة إلى بدائل حيوية للزيوت المعدنية التقليدية التي تسبب آثارًا بيئية سلبية، إضافة إلى الاستفادة من الموارد المحلية المتجددة. اعتمدت الدراسة على المنهج التجريبي، حيث تم استخلاص الأحماض الدهنية من زيت السمسم باستخدام عملية التصبن، ثم تنقيتها وتحليل تركيبها الكيميائي باستخدام تقنيات مثل الكروماتوغرافيا الغازية (GC) ومطيافية الأشعة تحت الحمراء (FTIR). بعد ذلك، خضعت الأحماض الدهنية لعدة عمليات تعديل كيميائي، شملت الأسترة والإيبوكسدة والهدرجة، بهدف تحسين اللزوجة والاستقرار الحراري ومقاومة الأكسدة. تم تحضير عدد من عينات زيوت التشحيم من المشتقات الناتجة، وإضافة بعض المحسنات مثل مضادات الأكسدة ومانعات التآكل. وقد تم تقييم الخصائص الفيزيائية والكيميائية لهذه الزيوت من خلال اختبارات معيارية، شملت قياس اللزوجة، نقطة الوميض، نقطة الانسكاب، الاستقرار التأكسدي، ومعدل التآكل، ثم مقارنتها بزيوت تشحيم تجارية. أظهرت النتائج تحسنًا ملحوظًا في خصائص الزيوت المعدلة مقارنة بالزيت الخام، حيث ارتفعت اللزوجة والاستقرار الحراري والتأكسدي، وانخفضت معدلات التآكل. كما أظهرت المقارنة أن الأداء العام للزيوت المحضرة يقترب من الزيوت التجارية، مع إمكانية تحسين بعض الخصائص مستقبلًا. وتخلص الدراسة إلى أن زيت السمسم المحلي يمثل مصدرًا واعدًا لإنتاج زيوت تشحيم حيوية ذات كفاءة عالية، مما يدعم التوجه نحو الاستدامة وتقليل الأثر البيئي