ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: Síntese e caracterização da metilcelulose produzida a partir da celulose do caroço de manga para aplicação na construção civil
AUTORES: ALVES, F. (UFU) ; GOMIDE, D. (UFU) ; VIEIRA, J. (UFU) ; CRUZ, S. (UFU) ; RODRIGUES FILHO, G. (UFU) ; MOTTA, L. (UFU) ; ASSUNÇÃO, R. (UFU)
RESUMO: RESUMO: No presente trabalho, a metilcelulose foi produzida a partir da celulose das fibras do caroço de manga, Mangifera indica variedade Tommy Atkins. A metilcelulose foi produzida através da metilação heterogênea, utilizando-se o sulfato de dimetila como agente alquilante. O material produzido foi caracterizado através de FTIR e pela determinação do Grau de Substituição (GS) por via química. O derivado produzido foi empregado como aditivo para argamassas na construção civil e suas propriedades foram avaliadas através de ensaios de Índice de Consistência (IC) e de Resistência Potencial de Aderência à Tração (Ra). A argamassa com o polímero produziu um aumento de 37,50 % no IC e de 20 % na Ra. Os resultados mostraram que o polímero pode ser empregado na produção de argamassas adesivas.
PALAVRAS CHAVES: caroço de manga, metilcelulose, argamassa.
INTRODUÇÃO: INTRODUÇÃO: O caroço de manga é uma alternativa interessante como fonte de celulose devido ao crescimento das atividades do setor de fruticultura (MEIRELES et al., 2009). Somente em Araguari, no Triângulo Mineiro, são produzidas 1.300 ton/ano de caroço de manga, sendo conseqüentemente uma importante fonte de resíduo, cujo potencial para a produção de derivados celulósicos, tais como acetato de celulose, carboximetilcelulose, hidroxietilcelulose, hidroximetilcelulose, metilcelulose, deve ser investigado. (CRUZ et al., 2009)
A metilcelulose (MC) possui extensa aplicação na indústria farmacêutica, alimentícia, construção civil, dentre outras. Sua aplicação está intimamente relacionada com o grau de substituição que influencia diretamente em suas propriedades físicas. A MC pode ser produzida através da reação entre a celulose com hidróxido de sódio, produzindo a álcali-celulose que, posteriormente, reage com um agente metilante, iodeto ou cloreto de metila ou sulfato de dimetila (DMS) (VIEIRA et al., 2009).
Na área da construção civil, a MC assim como outros éteres são geralmente introduzidos em formulações de argamassas industriais para melhorar a trabalhabilidade da massa fresca e a aderência ao substrato (KHAYAT, 1998; POURCHEZ et al., 2006).
No presente trabalho, a metilcelulose foi produzida a partir da celulose extraída do caroço (parte exterior) dos frutos de mangueira (Mangifera indica), cv. Tommy Atkins. O material foi produzido através da metilação heterogênea, utilizando DMS como agente metilante. A metilcelulose produzida foi caracterizada através da Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e pela determinação do Grau de Substituição (GS) por via química. O polímero produzido foi testado como aditivo para argamassas na construção civil.
MATERIAL E MÉTODOS: MATERIAIS E MÉTODOS:
Deslignificação da celulose do caroço: A deslignificação da celulose do caroço foi realizada conforme descrito em MEIRELES et al., 2010.
Metilação da celulose com DMS: À 1g de celulose adicionou-se 20mL de uma solução de NaOH 50% por 1h a 25°C. Após esse período, a mistura foi filtrada e adicionou-se 9mL de acetona e 3mL de DMS e deixou-se por 5h à 50°C sob agitação, sendo que a cada hora a mistura reacional era trocada. Ao final, a mistura foi neutralizada com ácido acético 10% e lavada por 3 vezes com acetona. A MC obtida foi seca em estufa a 50°C por 6h (VIEIRA et al., 2009).
Análises de FTIR: As amostras de caroço bruto, deslignificado e MC foram analisadas em um equipamento IR Prestige-21 (Shimadzu). As amostras foram misturadas com KBr em uma proporção de 1:100 (m/m). Foram realizadas 28 varreduras com uma resolução de 4cm-1.
Determinação do GS da metilcelulose: Para determinação do GS empregou-se o procedimento descrito por VIEIRA et al., 2007.
Preparação da suspensão de MC: 6,0g de MC e 200mL de água destilada foram mantidos a 80ºC por 1h, sob agitação. Em seguida, a suspensão foi resfriada a 4ºC por 24h. Esta quantidade de polímero foi usada para manter uma relação polímero/cimento de 0,6% (m/m).
Preparação da argamassa: As argamassas foram preparadas com cimento Portland de Alta Resistência Inicial (CPV-ARI) de acordo com a NBR 5733.
A argamassa de referência foi preparada utilizando cimento, areia e água. Já a argamassa com o polímero além desses componentes, adicionou-se a suspensão de MC.
O Índice de Consistência das argamassas foi avaliado usando uma mesa de abatimento, de acordo com a NBR 7215.
Os ensaios para determinação da resistência potencial de aderência à tração foram realizados segundo a NBR 15258/2005.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: RESULTADOS E DISCUSSÃO: Comparando os espectros de FTIR (Fig.1) do caroço bruto e do deslignificado, nota-se uma redução nas intensidades das bandas características de lignina. Pode-se destacar as bandas em 1738cm-1, atribuída ao estiramento da ligação C=O de grupos carboxílicos alifáticos ou ésteres arílicos ou insaturados, as bandas em 1633 e 1512cm-1, atribuídas ao estiramento das ligações C=C dos anéis aromáticos e a banda em 1250cm-1, atribuída à deformação do anel guaiacila.
A eficiência da metilação foi verificada comparando os espectros de FTIR do caroço deslignificado e da MC. Observou-se a redução da banda entre 3000-3500cm-1 atribuída ao estiramento da ligação O-H dos grupos hidroxilas e o aumento de intensidade das bandas entre 2750-2900cm-1 que são atribuídas aos estiramentos de C-H alifáticos e a presença de uma banda em 2985cm-1 atribuída aos grupos CH3, confirmando a inserção deste grupo no processo de metilação e uma banda em 1377cm-1 que também é atribuída aos grupos CH3 alifáticos e confirma a ocorrência da metilação. O valor de GS obtido por via química, 1,43±0,02, é mais uma evidência da metilação e está de acordo com o observado através dos espectros de FTIR.
Em relação a adição da MC em argamassas obteve-se um aumento de 37,50% no IC em relação a referência, o que se deve à melhora na mistura dos componentes da argamassa, devido à melhor lubrificação do sistema (KHAYAT, 1998). A Fig.2 mostra o aspecto mais homogêneo, trabalhável e coeso da argamassa com MC.
O valor de Ra obtido para a argamassa com o polímero foi de 0,78MPa. Este valor está dentro da faixa de argamassas de maior desempenho para assentamento e revestimento de paredes e tetos, conforme ABNT NBR 15258/2005, onde a argamassa de desempenho superior apresenta um valor de Ra ≥ 0,3MPa.
CONCLUSÕES: CONCLUSÕES: Os resultados demonstraram que o caroço de manga é uma fonte de celulose que pode ser utilizada para produção de metilcelulose, diminuindo dessa forma o impacto ambiental gerado quando esse resíduo é descartado. As amostras de metilcelulose produzidas apresentaram boas características quando aplicadas como aditivos para argamassas, tanto no estado fresco, aumentando o índice de consistência e após a cura, melhorando os resultados de aderência, justificando a aplicabilidade do polímero produzido a partir do aproveitamento dessa biomassa.
AGRADECIMENTOS: AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem à CAPES/PROAP, ao CNPq, ao Convênio UFU/UFG/UFMS (620181/2006-0) e Vieira agradece à FAPEMIG pela bolsa de Doutorado.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
CRUZ, S. F.; RODRIGUES FILHO, G.; VIEIRA, J. G.; ASSUNÇÃO, R. M. N.; PASQUINI, D. 2009. Síntese e caracterização de metilcelulose a partir da celulose extraída do caroço de manga. In: Anais do 10º Congresso Brasileiro de Polímeros.
KHAYAT, K. H. 1998. Viscosity-Enhancing admixtures for cement-based materials – an overview. Cement and Concrete Composites, 20: 171 – 188.
MEIREILES, C. S.; RIBEIRO, E. A.; SILVA, J. V. V.; BRAGANÇA, M. H.; ALVES, A. C.; CERQUEIRA, D. A.; ASSUNÇÃO, R. M. N.; RODRIGUES FILHO, G. 2009. Estudo da incorporação de paracetamol em matrizes de acetato de celulose produzidos a partir da celulose de caroço de manga purificado. In: Anais do 10º Congresso Brasileiro de Polímeros.
MEIRELES, C. S.; RODRIGUES FILHO, G.; FERREIRA JR, M. F.; CERQUEIRA, D. A.; ASSUNÇÃO, R. M. N.; RIBEIRO, E. A.; POLETTO, P.; ZENI, M. 2010. Characterization of asymmetric membranes of cellulose acetate from biomass: Newspaper and mango seed. Carbohydrate Polymers, 80: 954-961.
POURCHEZ, J.; GROSSEAU, P.; GUYONNET, R.; Ruot, B. 2006. HEC influence on cement hydration measured by conductometry. Cement and Concrete Research, 36: 1777 – 1780.
VIEIRA, J. G.; OLIVEIRA, G. C.; RODRIGUES FILHO, G.; ASSUNÇÃO, R. M. N.; MEIRELES, C. S.; CERQUEIRA, D. A.; SILVA, W. G.; MOTTA, L. A. C. 2009. Production, characterization and evaluation of methylcellulose from sugarcane bagasse for applications as viscosity enhancing admixture for cement based material. Carbohydrate Polymers, 78: 779–783.
VIEIRA, R. G. P.; RODRIGUES FILHO, G.; ASSUNÇÃO, R. M. N.; MEIRELES, C. S.; VIEIRA, J. G; OLIVEIRA, G. S. 2007. Synthesis and characterization of methylcellulose from sugar cane bagasse cellulose. Carbohydrate Polymers, 67: 182-189.
