Caracterização cromatográfica do líquido pirolenhoso obtido da carbonização do caroço de pêssego

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Ambiental

Autores

dos Santos Duarte, C. (IFSUL-CAMPUS PELOTAS) ; Schmalfuss Valadão, L. (IFSUL-CAMPUS PELOTAS) ; Sanches Filho, P.J. (IFSUL-CAMPUS PELOTAS)

Resumo

A biomassa é a fração biodegradável de produtos ou resíduos provenientes da agricultura, indústria, entre outros. A carbonização desta pode gerar coprodutos com maior valor agregado, como o líquido pirolenhoso, cuja qualidade depende das condições do processo e biomassa utilizada. Diante disto, o objetivo deste estudo foi caracterizar por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas (CG/MS), a constitução química da fração orgânica do líquido pirolenhoso obtido da carbonização do caroço de pêssego, em escala industrial. Identificou-se 49 compostos e dentre as classes de compostos, os fenóis foram a classe majoritária com 44.90% do número de compostos, destacando-se, dentre estes, os metóxifenóis. Estes são compostos com significativo valor agregado e importância industrial.

Palavras chaves

Resíduo; Biomassa; Cromatografia

Introdução

A quantidade de gás carbônico emitido para a atmosfera tem sido influenciada diretamente pelo uso de combustíveis fósseis, crescimento do consumo, atividades industriais e produção do gás metano proveniente da decomposição dos resíduos sólidos [1]. Dentro deste cenário, o uso de biomassa como fonte de energia torna-se uma alternativa viável para a substituição dos combustíveis fósseis. Diversos trabalhos têm estudado o uso de resíduos agroindustriais para obtenção de coprodutos com maior valor agregado, como líquido pirolenhoso, carvão e gás [2,3]. Na região sul do Rio Grande do Sul, o endocarpo lenhoso (caroço) de pêssego constitui um resíduo agroindustrial gerado em grande escala, cerca de 4.048 toneladas por ano, o qual não possui uso industrial, sendo descartado de forma indevida. Diante dos impactos ambientais e da abundância desta biomassa, tem-se usado o caroço na geração de carvão vegetal[3] e entre os principais processos utilizados para converter a biomassa em uma forma energética mais útil está a carbonização. Porém, em acordo com SENA et al.[4] apenas cerca de 30% do volume queimado da biomassa é convertido em carvão, os ≈ 70% residuais constituem-se de uma porção não condensável (gases) e outra condensável, da qual se origina o líquido pirolenhoso [5]. Esta última porção é emitida para a atmosfera, agravando a concentração de gases poluentes. Visando a definição de diferentes usos para os produtos obtidos no processo de carbonização, faz-se necessário conhecer a composição química do líquido [6]. Portanto, o objetivo do trabalho foi caracterizar os compostos químicos que compõem a fração orgânica do líquido pirolenhoso através da cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas.

Material e métodos

A biomassa utilizada foram caroços de pêssegos, os quais foram separados de impurezas e armazenados em local impermeabilizado e coberto. Foram carbonizados em fornos para produção de carvão vegetal, em escala industrial, utilizando o caroço úmido. Os caroços permaneceram no forno por cerca de 20h e a temperatura média da carbonização foi de 500°C ± 20%. O LP foi recolhido, armazenado em tanques e decantado por seis meses. Para extração da fase orgânica e análise cromatográfica, submeteu-se 10g do LP a extração líquido-líquido com 10mL de DCM, por três vezes consecutivas, reunindo-se os extratos. Estes foram percolados em colunas com sulfato de sódio anidro, seus volumes reduzidos e a fração orgânica final avolumada a 1mL com DCM. Após, derivatizou-se os extratos segundo Orata [7], com derivatizante N-metil-N-(trimetilsilil)-trifluoracetamida (MSTFA) e analisou-se em equipamento GC/MS-Shimadzu QP2010 Ultra, usando coluna RTX- 5MS (30m x 0.25mm x 0.25µm) com gás de arraste hélio. Injetou-se 1µl da amostra em modo split 1:20, com temperatura do injetor de 280°C. A temperatura inicial foi de 60°C (10min), a 5°Cmin-1, até 200°C, então 10°Cmin-1 até 300°C (12min). O espectrômetro de massas foi operado em modo scan. A temperatura da fonte de íons foi de 200°C, o potencial de elétron ionização a 70eV e interface a 280°C. A identificação dos analitos foi feita através da comparação dos espectros de massas obtidos com os da biblioteca (NIST/EPA/NIH – Mass Spectral library) do equipamento. Considerou-se apenas picos com similaridade a partir de 80% e área superior a 0.1%. Todos procedimentos foram realizados em triplicata e acompanhados de brancos.

Resultado e discussão

Foram detectados 49 picos com áreas superiores a 0,1% sendo 44 compostos identificados, considerando a similaridade superiores a 80%, na fração orgânica do líquido pirolenhoso. Os compostos foram agrupados em diferentes classes químicas. A figura 1 apresenta a porcentagem do número de compostos e de suas áreas relativas para cada classe química. Verifica-se que os fenóis são majoritários tanto em área (aproximadamente 80%) como em número (44,90% dos compostos identificados), estando de acordo com os trabalhos de Özbay et al. [8] que efetuou a caraterização de bio- óleo da polpa de pêssego através da técnica de GC/MS, identificando 22 compostos e Migliorini et al. [9] que encontrou 277 compostos na amostra de bio-óleo do caroço de pêssego obtido pela técnica de pirólise do caroço de pêssego por GC×GC/TOFMS, entre outras pesquisas [10, 11]. Tal fato ocorre devido ao alto teor de lignina presente na biomassa utilizada [12]. Segundo Souza, et al. [13], materiais lenhosos como o caroço de pêssego, são ricos em lignina e celulose, e quando carbonizados são termicamente degradados em cetonas, álcoois, derivados de furano e pireno, podendo ser convertidos em compostos fenólicos. Dentre os fenóis destacam-se o 2-metóxifenol com 23,62% e o isômero do metóximetilfenol com 21,66%. De acordo com Migliorini et al., 2013 [9], fenóis substituídos por grupamentos metóxi são originários da lignina esses resultados estão em acordo com o foi encontrado por Moraes [10] no bio-óleo do caroço de pêssego obtido por pirólise rápida.

Porcentagem da área das classes químicas e do número de compostos presentes em cada classe química.

Conclusões

A análise do líquido pirolenhoso derivado da carbonização do caroço de pêssego, permite concluir que esta biomassa possui potencial para a obtenção de compostos químicos de interesse econômico, como: fenóis, cetonas, ácidos e álcoois. Estes compostos possuem importantes aplicações como matérias-primas, justificando a produção industrial deste coproduto, e consequentemente reduzindo o volume e agregando valor ao resíduo agroindustrial.

Agradecimentos

O Grupo de Pesquisa em Contaminantes Ambientais agradece ao CNPq pelo suporte financeiro.

Referências

[1] G. F. DIAS, Atividades interdisciplinares de educação ambiental. In: Parte I – Percebendo elementos do hábitat humano, Global Editora e Distribuidora Ltda, 2015, p. 224. ISBN: 8575553356.
[2] V. V. KOPP, M. A. LIENDO, V. V. KOPP, R. ZOTTIS, L. M. RODRIGUES, W. HERNANDEZ, Aproveitamento da sílica da cinza da casca do arroz para obtenção de vidro bioativo, In.: Anais do VII Salão Internacional de Ensino, Pesquisa e Extensão – Universidade Federal do Pampa. 7 (2) (2015).
[3] K. K. A. HEYLMANN, Produção, caracterização e aplicação de carvão ativado de
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[4] M. F. M. SENA, A. M.ANDRADE, S. T. FILHO, F. R. SANTOS, L. F. PEREIRA, Potential of the pyroligneous extract: practices of characterization, Revista Eletrônica em Gestão, Educação e Tecnologia Ambiental – REGET. 18 (2014) 41-44.
[5] N. H. TORRES, J. H. P. AMÉRICO, L. F. F. ROMANHOLO, A. C. RIBEIRO-GRANJA, M. N.C. HARDER, Aproveitamento sustentável dos subprodutos da madeira e das folhas para extração de óleos essenciais, Bioenergia em revista: diálogos, 4 (1) (2014) 10-22.
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