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The growing environmental concerns associated with conventional petroleum-based lubricants have driven the search for sustainable alternatives derived from renewable resources. In this context, vegetable oil-based biolubricants have emerged as promising candidates, particularly for applications with a high risk of environmental exposure. However, their widespread industrial implementation is still limited by challenges related to oxidative stability, tribological performance under severe operating conditions, and formulation versatility.The main objective of this PhD thesis was the development of biolubricants with enhanced properties based on epoxidized soybean oil (ESBO), through chemical modification and advanced formulation strategies, targeting applications with a high likelihood of environmental release. The work aimed to simultaneously improve tribological performance, physicochemical properties, and environmental sustainability.In the first stage, liquid biolubricants were synthesized through the reaction of ESBO with amino alcohols of different chain lengths, allowing a systematic evaluation of the chemical structure of amino alcohols on lubricant performance. The synthesized materials were thoroughly characterized in terms of chemical structure and tribological behavior. The results demonstrated that the aminoalcohol structure strongly affects viscosity, lubrication regime transitions, friction reduction, and wear protection.Subsequently, the effect of carbon-based additives, namely graphite and graphene, was investigated in the developed biolubricants. A comparative analysis between both additives highlighted the relationship between particle morphology, dispersion stability, and tribological performance. Graphite-based formulations exhibited superior performance under high load conditions, indicating a strong potential for advanced biolubricant applications.Using ESBO as the base oil a novel bio-based grease was developed. The rheological and tribological properties of the resulting grease were evaluated, revealing adequate mechanical stability and competitive tribological performance when compared to conventional grease systems, while benefiting being a product from a renewable source.Finally, the biodegradability of the synthesized biolubricants was assessed in standard soil through real-time monitoring of CO₂ evolution, complemented by biological characterization of the developed material. The results confirmed the high biodegradation potential of the developed systems, reinforcing their suitability for environmentally sensitive applications.Overall, this work demonstrates that epoxidized soybean oil is a versatile and effective platform for the development of sustainable lubricants and greases with improved tribological performance and reduced environmental impact, contributing to the advancement of next-generation bio-based lubrication technologies.

A crescente preocupação com o impacto ambiental dos lubrificantes convencionais, maioritariamente derivados de petróleo, tem impulsionado o desenvolvimento de alternativas sustentáveis baseadas em matérias-primas renováveis. Neste contexto, os biolubrificantes obtidos a partir de óleos vegetais surgem como candidatos promissores, particularmente para aplicações com elevado risco de contacto ambiental. No entanto, a sua aplicação industrial continua limitada por desafios como a estabilidade oxidativa, o desempenho tribológico sob cargas elevadas e a compatibilidade com diferentes regimes de lubrificação.O principal objetivo desta tese foi o desenvolvimento de biolubrificantes com propriedades melhoradas, baseados em óleo de soja epoxidado (ESBO), através de estratégias de modificação química , visando aplicações com reduzido impacto ambiental. Ao longo do trabalho, foram estudadas diferentes abordagens para otimizar simultaneamente o desempenho tribológico, as propriedades físico-químicas e o desempenho ambiental destes sistemas.Numa primeira etapa, foram sintetizados biolubrificantes líquidos a partir da reação do ESBO com aminoalcoóis de diferentes comprimentos de cadeia, permitindo avaliar a influência da estrutura química do aminoálcool nas propriedades finais dos lubrificantes. Os materiais obtidos foram extensivamente caracterizados do ponto de vista químico e tribológico, demonstrando que a escolha do aminoalcool tem um impacto significativo na viscosidade, no comportamento sob diferentes regimes de lubrificação e na redução do coeficiente de atrito e desgaste.Posteriormente, foi investigado o efeito da incorporação de aditivos de base carbono , nomeadamente grafite e grafeno, nos biolubrificantes desenvolvidos. A comparação entre ambos os aditivos permitiu estabelecer relações entre a sua morfologia e estabilidade de dispersão e desempenho tribológico, evidenciando o elevado potencial da grafite na melhoria do comportamento sob condições de elevada carga..Utilizando ESBO como óleo base Foi desenvolvida uma nova abordagem para a formulação de uma massa lubrificante . As propriedades reológicas e tribológicas da massa obtida foram avaliadas, revelando um comportamento mecânico adequado e desempenho competitivo face a sistemas convencionais, com a vantagem adicional de ser um produto de origem renovável.Por fim, a biodegradabilidade dos biolubrificantes sintetizados foi avaliada em solo padrão, recorrendo à monitorização em tempo real da libertação de CO₂, complementada com a caracterização biológica do material desenvolvido neste meio. Os resultados confirmaram o elevado potencial de biodegradação dos sistemas desenvolvidos, reforçando a sua adequação para aplicações ambientalmente sensíveis.De forma global, esta tese contribui para o avanço do conhecimento na área dos biolubrificantes, demonstrando que o óleo de soja epoxidado pode ser uma plataforma versátil para o desenvolvimento de lubrificantes sustentáveis com desempenho tribológico melhorado e impacto ambiental reduzido.