OBTENÇÃO E AVALIAÇÃO POR CLAE DA FRAÇÃO AQUOSA DO BIO-ÓLEO DE AMENDOAS DE MANGA

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Química Analítica

Autores

Piva, R.C. (UEMS) ; Ribeiro, A.P.G. (UEMS) ; Lazarri, E. (UFRGS) ; Caramão, E.B. (UNIT) ; Cardoso, C.A.L. (UEMS)

Resumo

Os frutos de manga quando processados pela indústria geram resíduos, como o caroço. O processo de caldeiras utilizado para a queima desse resíduo, não é uma alternativa interessante do ponto de vista econômico e ambiental. Desta forma, este estudo visou obter bio-óleos de amêndoas de manga pelo processo de pirólise. Os bio-óleos foram obtidos em reator de leito fixo nas temperaturas de 450ºC, 550ºC, 650ºC. O melhor resultado de produção de bio-óleo bruto foi de 28% na temperatura de 450ºC. Na fração aquosa os rendimentos nas diferentes temperaturas apresentaram uma pequena variação. Na análise por cromatografia líquida de alta eficiência pode-se determinar que as amostras de fração aquosa apresentam um perfil cromatográfico similar entre as diferentes temperaturas.

Palavras chaves

Biomassa; Pirólise; Cromatografia

Introdução

Em um país com grande produção agrícola como o Brasil, a disponibilidade de resíduos agrícolas é bastante elevada. Produtores e indústrias de processamento de frutas estão tendo que enfrentar os desafios ambientais provocados pelo excesso de resíduos associados com a produção e as tendências de exportação (FUENTES & BAZÚLA, 2004). A manga (Manguifera indica) é uma importante fruta tropical que apresenta excelente aroma, sabor e coloração característicos. Após o processamento industrial da manga, a casca e o caroço são descartados, gerando quantidade significativa de resíduos, equivalendo a aproximadamente de 35 a 60% da matéria prima (VIEIRA, 2007). No Brasil os estudos referentes à utilização dos resíduos de manga baseiam- se predominantemente na determinação de sua composição química (JÚNIOR et al, 2006) e utilização das cascas na nutrição animal (VIEIRA, 2007). A viabilidade do uso destes resíduos como fonte de energia renovável, pode ser realizada empregando o processo de pirólise para obtenção de diferentes produtos, entre eles o bio-óleo (ONAL & PUTUN, 2011). A composição dos bio- óleos é alterada pela matéria prima de partida, porém, sua composição química e rendimento também podem ser influenciados por parâmetros como: temperatura do reator, taxa de aquecimento, diâmetro da partícula e fluxo de gás (WEERACHANCHAI et al, 2011).

Material e métodos

A biomassa foi seca em estufa de secagem, na temperatura de 100 °C por 2 horas. Após, foi submetida à análise termogravimétrica (TGA) realizada em equipamento TGA 5000IR, sob atmosfera inerte utilizando nitrogênio ultra puro com vazão de 25 mL/min, taxa de aquecimento utilizada foi de 10° C/min, iniciando na temperatura de 50° C até temperatura de 1000° C. Cerca de 5 g das amostras foram pirolisadas em reator de quartzo com forno de leito fixo, taxa de aquecimento de 100 ºC/min, nitrogênio como gás de arraste com vazão 1mL/min, granulometria das amostras <1mm e o tempo de isoterma nas temperaturas finais de 450ºC, 550ºC e 650ºC foi de 10 min. A pirólise foi realizada em triplicata para cada temperatura final. Os bio-óleos brutos foram submetidos à extração líquido-líquido, empregando-se como solvente 5 mL de diclorometano. Posteriormente a fração aquosa resultante do bio-óleo de amêndoa de manga foi submetida à análise cromatográfica. Para análise utilizou-se um Cromatógrafo Líquido com detector de arranjo de diodos, monitorado em λ = 200-800 nm. A eluição foi realizada em coluna de fase reversa C-18 (Phenomenex Gemini, 25 cm x 4,6 mm x 5 µm). A fase móvel: Agua (A) e ACN (B) iniciando com 5% de A à 25% de A em 10 min e 25% de A à 100% até chegar em 15min, de 15 min a 20 min para retornar as condições iniciais, fluxo de 1 mL min -1, volume de injeção de 5 µL e temperatura de 22 °C.

Resultado e discussão

Na análise da amendoa por TGA pode-se atribuir a temperatura de 105° C à perda de água e dióxido de carbono, e as demais à degradação dos constituintes da biomassa hemicelulose, celulose e lignina. As três etapas mais significativas de volatilização ocorrem em temperaturas de 250 °C a 350 °C com uma perda relativa a 43,19%, seguida de 350 °C a 450 °C com perda de 11,52 %, e de 450 °C a 650°C perdendo 17,5 %. As temperaturas finais de pirólise foram selecionadas a partir da análise de TGA, as quais foram selecionadas 450°C, 550°C e 650°C. A influência da temperatura no processo de pirolise foi analisada pelos dados obtidos dos rendimentos dos bio-óleos brutos da amêndoa de manga, observou-se que ocorreram diferenças de rendimento nas temperaturas de 450 °C, 550 °C e 650 °C. A temperatura de maior rendimento do bio-óleo bruto foi de 450°C com cerca de 28 %. Observou- se um decaimento do rendimento com a elevação da temperatura, o que pode estar associado à decomposição térmica da hemicelulose e celulose, ser nessa faixa de temperatura (SHURONG et al, 2011).Na fração aquosa os rendimentos nas diferentes temperaturas apresentaram uma variação em torno de 1%, variando de 82-83%. Vários comprimentos de onda foram avaliados, o que melhor representou o perfil cromatográfico geral da fração aquosa do bio-óleo da amêndoa de manga foi em 254 nm, no qual mesmo nas diferentes temperaturas pode-se observar semelhanças. Pela análise dos dados obtidos pode-se observar que os picos identificados com números sequenciais de 1 a 7 aparecem em todas as temperaturas de pirólise, dados obtidos pelo tempo de retenção e espectro de cada pico. O espectro da temperatura de 450°C e 254 nm está representado na figura 1.

Cromatograma representativo da fração aquosa do bio-óleo de amêndoa de manga a 450ºC e 254nm

Conclusões

O rendimento do bio-óleo bruto da amêndoa de manga foi maior em 450°C. Também nesta temperatura o perfil cromatográfico da fração aquosa foi similar ao obtido em 550°C e 650°C indicando que nas condições de análise empregadas 450°C é a temperatura recomendada por apresentar menor consumo energético com resultados similares às outras temperaturas estudadas.

Agradecimentos

Petrobras, CNPq e FUNDECT

Referências

FUENTES, S. A. J.; BAZÚLA, D. C. M. Mango seed uses: thermal behaviour of mango seed almond fat and its mixtures with cocoa butter. Bioresource Technology, v. 92, p.71–78, 2004.

JUNIOR, L. E. J; COSTA, C. M. J; NEIVA, M. N. J; RODRIGUEZ, M. N. Caracterização físico-química de subprodutos obtidos do processamento de frutas tropicais visando seu aproveitamento na alimentação animal. Revista Ciência Agronômica, v. 37, n.1, p.70-76, 2006.

ONAL, P. E; PUTUN, E. A. Steam pyrolysis of an industrial waste for bio-oil production. Fuel Processing Technology, v. 92, p.879–885, 2011.

SHURONG W.; XIUJUAN G.; KAIGE W.; ZHONGYANG L. Influence of the interaction of components on the pyrolysis behavior of biomass. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, v. 91, p.183–189, 2011.

VIEIRA, F. A. P. Caracterização dos resíduos da manga (Manguífera indica L.) e efeito sobre o desempenho e parâmetros bioquímicos em frango de corte. Dissertação (Mestrado em Bioquímica Agrícola), Universidade Federal de Viçosa, p.92, 2007.

WEERACHANCHAI, P; TANGSATHITKULCHAI, C; TANGSATHITKULCHAI, M. Characterization of products from slow pyrolysis of palm kernel cake and cassava pulp reidue. Engenharia química 201, v. 28, p.2262-2274, 2011.