OBTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DA FRAÇÃO ORGANICA BIO-ÓLEO DE SEMENTES DE ACEROLA EM DIFERENTES TEMPERATURAS

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Química Analítica

Autores

Souza, R.S. (UEMS) ; Gusmão, A. (UEMS) ; Lazzari, E. (UF) ; Caramão, E.B. (UNIT) ; Cardoso, C.A.L. (UEMS)

Resumo

O bio-óleo pode ser usado como combustível e também para a produção de produtos químicos de elevado valor, mas para estas aplicações é necessário que o mesmo seja caracterizado. O objetivo deste estudo foi avaliar a semente de acerola como biomassa para produção de bio-óleo e determinar a composição de sua fração orgânica (FO) utilizando cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas (CG-EM). Quarenta compostos foram identificados na FO do bio-óleo obtido à 550ºC e quarenta e oito compostos à 650ºC. Entre as classes de compostos caracterizados, encontram-se majoritariamente ácidos e fenóis. Os compostos identificados por CG-EM majoritariamente foram ácido 9- octadecenoico, ácido palmítico, ácido linoleico, fenol e p-cresol.

Palavras chaves

Biomassa; Pirólise; Cromatografia

Introdução

Resíduos industriais são um desafio no que diz respeito a minimização de danos ambientais causados pela sua disposição no meio ambiente. A utilização desses resíduos para a geração de produtos de maior valor agregado é uma opção extremamente interessante tanto no âmbito financeiro quanto ambiental. Uma das opções para a transformação de resíduos industriais é a pirólise, que pode ser definida como a degradação térmica de qualquer material orgânico na ausência parcial ou total de agente oxidante. A pirólise rápida teve um novo impulso nas últimas décadas e visa um maior rendimento em bio- óleo (FACCINI et al, p. 65, 2012). Bio-óleos são uma mistura de compostos orgânicos complexa que contém uma grande variedade de compostos de diferentes classes químicas, tais como ácidos carboxílicos, ésteres, álcoois, aldeídos, cetonas, fenóis, alcenos, furanos, açúcares, compostos aromáticos. São de coloração marrom escuro, altamente oxigenados (MORAES et al, p.51, 2012). A biomassa escolhida para este estudo é um resíduo derivado de uma planta da família das Malpighiaceae, originária da América tropical, a qual é conhecida como cereja das Antilhas, ou popularmente acerola. A acerola é cultivada comercialmente, no Brasil, desde meados dos anos 80, principalmente no Nordeste, Norte e Sudeste. A maior parte da produção brasileira de acerola é absorvida pelas indústrias de processamento e exportada para diversos países da Europa, Japão, Estados Unidos e Antilhas, na forma de polpa ou frutos congelados e suco integral (RITZINGER, p. 17, 2011). Os resíduos do processamento da acerola representam 40% do volume de produção. Estes resíduos são, geralmente, desprezados quando poderiam ser utilizados como fontes alternativas.

Material e métodos

A biomassa foi seca em estufa de secagem na temperatura de 100° C, por 2 horas. Padronizou-se a amostra com granulometria menor que 1mm, a qual foi alcançada pela trituração da biomassa e posterior passagem por peneira. Uma amostra de semente de acerola foi submetida a análise termogravimétrica (TGA). A analise foi realizada em equipamento TGA 5000IR, sob atmosfera inerte, com vazão de 25 mL/min. A taxa de aquecimento utilizada foi de 10°C /min, iniciando na temperatura de 50°C até temperatura de 1000°C. As amostras (5 g) foram pirolisadas em reator de quartzo com forno de leito fixo com taxa de aquecimento de 100º C/min, nitrogênio com vazão 1mL/min, granulometria das amostras < 1mm e temperaturas finais de 550ºC e 650 ºC. As pirólises foram realizadas em triplicata. Para remoção do conteúdo de água para as análises por cromatografia gasosa os bio-óleos brutos foram submetidos à extração líquido-líquido (ELL), empregando-se como solvente diclorometano. Para análise utilizou-se um cromatógrafo gasoso acoplado ao espectrômetro de massas. A separação cromatográfica foi realizada em coluna capilar DV-5. Como gás de arraste utilizou-se hélio com fluxo de 1mL/min. A fonte de íons mantidas em 200º C. Temperaturas do injetor e detector de 260º C. A programação de temperatura iniciou em 50º C por 10 minutos com taxa de aquecimento de 3º C/min até 260º C permanecendo por 10.minutos. O modo de injeção foi split 1:10 com volume de injeção de 1µL. A energia de ionização por impacto eletrônico foi de 70 eV. A análise de varredura foi realizada com range de massa de 45-600. Para o cálculo do índice de retenção injetou- se padrão de hidrocarbonetos lineares C6-C30 na mesma programação utilizada para as amostras.

Resultado e discussão

A análise de TGA foi realizada com uma varredura entre 50 a 1000ºC. Nesta faixa de temperatura houve a degradação de 98,56% da amostra. A semente de acerola apresentou 4 etapas de volatilização de 50-100ºC, 150-250ºC, 250- 400ºC e de 450-650ºC. A etapa que apresentou maior percentual de volatilização ocorreu entre 250-400ºC com 60,6% e a segunda maior perda de massa na amostra ocorreu entre 450-650ºC com 28,9%. Pela técnica de cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas (CG-EM), procurou-se identificar compostos presentes na fração orgânica dos bio-óleos obtidos das sementes de acerola (Figura 1). Para auxiliar na identificação dos compostos foi empregada como padrão de referência uma amostra de alcanos lineares cuja análise foi realizada pelo mesmo procedimento experimental empregado para as amostras reais. Na pirólise à 550oC, foi possível determinar 53 compostos e, identificar, 40, que corresponderam à 92,24% em área percentual relativa da amostra total do bio-óleo. Em relação ao bio-óleo produzido pela pirólise à 650oC, o aumento na temperatura possibilitou maior degradação da biomassa e com isso foram obtidos um maior número de compostos. Foram evidenciados, no bio-óleo à 650ºC, 61 compostos e, identificados, 48, que correspondem em área percentual relativa a 88,66% da amostra total do bio-óleo. Os compostos encontrados majoritariamente nos bio-óleos pirolisados em 550ºC e em 650ºC foram: fenol (1), p-cresol (2), ácido palmítico (3), ácido 9-octadecenoico (4) e ácido linoleico (5).

Cromatograma de CG-EM das FO da semente de acerola cuja amostra foi obtida por pirólise a temperatura de 550oC e 650ºC.

Conclusões

Foi possível caracterizar e quantificar em termos de área percentual relativa a maior parte dos produtos gerados na fração orgânica dos bio-óleos obtidos nas temperaturas de 550ºC e 650ºC. As amostras apresentaram os mesmos compostos como majoritários, porém em proporções diferentes. O bio-óleo obtido à 550ºC apresentou maior porcentagem em massa de todos os compostos majoritários.

Agradecimentos

Petrobras, CNPq e FUNDECT.

Referências

FACCINI, C. S.; VECCHIA, I. D.; CAMARÃO, E. B.; LIMA, N.; ZINI, C. A. Caracterização de Bio-óleo obtido de resíduos de processo kraft utilizando cromatografia gasosa monodimensional e bidimensional abrangente com detector de espectrometria de massas. O Papel, v.73, p.65-73, 2012.

MORAES, M. S. A.; MIGLIORINI, M. V.; DAMASCENO, F. C.; GEORGES, F.; ALMEIDA, S.; ZINI, C. A.; JACQUES, R. A.; CARAMÃO, E. B. J. Qualitative analysis of bio oils of agricultural residues obtained through pyrolysis using comprehensive two dimensional gas chromatography with time-of-hight mass spectrometric detector. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, v.98, p.51–64, 2012.

RITZINGER, R.; RITZINGER, C. H. S. P., Acerola – Cultivo tropical de fruteias, Informe agropecuário de Belo Horizonte, v.32, p.17, 2011.