ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: PRODUÇÃO DE POLIOL ATRAVÉS DA OXIPROPILAÇÃO DO CAROÇO DE MANGA
AUTORES: S.v.silva, I. (UFU) ; R. Rosa, J. (UFU) ; S.m.lima, C. (UFU) ; Pasquini, D. (UFU)
RESUMO: Este trabalho descreve a oxipropilação do resíduo caroço de manga (CM) com
intuito de se obter como produto final um poliol viscoso, que pode ser utilizado
na síntese de polímeros e compósitos. Para a reação de oxipropilação foram
variados o volume de óxido de propileno (OP) e a temperatura, seguindo um
planejamento fatorial. A eficiência do processo foi avaliada através da
determinação dos rendimentos e dos teores de resíduos sólidos resultantes sem
reagir. Os polióis obtidos foram analisados por infravermelho (FTIR), análise
térmogravimétrica (TGA) e índice de hidroxila (IOH). Foi possível obter o poliol
através da oxipropilação do caroço de manga. Observou-se diminuição da
estabilidade térmica dos políois obtidos em relação ao CM bruto através da
análise de TGA.
PALAVRAS CHAVES: Resíduo lignocelulósico; materiais poliméricos; química verde
INTRODUÇÃO: O interesse de pesquisadores na substituição da fonte fóssil de carbono por
matéria prima de fontes renováveis, na produção de materiais poliméricos,
proveniente de atividades agroindustriais e que não competem com o setor
alimentício aumentou significativamente nas últimas décadas (SILVA et al.,
2009).
Neste sentido, a oxipropilação total ou parcial de polímeros naturais é um
método que tem como objetivo aumentar a funcionalidade dos grupos hidroxila do
material de partida, movendo-se esses grupos para o final da cadeia tornando-os
mais acessíveis para futuras reações de polimerização, de forma a utilizar
materiais de fontes renováveis para produção de novos materiais sem envolver o
uso de solventes ou processos de separação, sendo, portanto um bom exemplo de
processos de química verde (GANDINI e BELGACEM, 2008).
A região do Triangulo Mineiro destaca-se pela produção de sucos e polpas
principalmente da manga Ubá, gerando uma grande quantidade do resíduo caroço de
manga (CM) o que torna um problema ambiental para esse tipo de indústria visto
que é um resíduo a princípio sem utilidade (VIEIRA et al., 2009). Uma possível
alternativa para a exploração desse resíduo é a utilização da reação de
oxipropilação, que tem como produto um poliol viscoso com características
adequadas para ser usado, por exemplo, nas formulações de poliuretano e
poliéster (SERRANO et al., 2010).
Este estudo objetivou a caracterização química do resíduo caroço de manga, a
obtenção de polióis a partir da reação de oxipropilação, bem como a avaliação da
eficiência deste processo e a caracterização dos polióis obtidos a partir deste
resíduo lignocelulósico.
MATERIAL E MÉTODOS: O CM foi previamente caracterizado em termos de teor de umidade, teor de cinza,
teores de lignina Klason, teores de extrativos solúveis em ciclohexano/etanol e
em água, e índice de cristalinidade (ICr) através da difração de raio-x
realizada em um difratômetro Shimadzu LabX XRD-6000, no intervalo de 5 a 40°.
Além disso, as amostras antes e após a reação de oxipropilação foram
caracterizadas através de análises de FTIR, as quais foram realizadas com
pastilhas KBr em espectrômetro IR-PRESTIGE 21 Shimadzu. As análises de TGA foram
realizadas a uma faixa de temperatura de 25-600 ºC com um calorímetro Shimadzu
DTG-60H, a uma taxa de aquecimento de 10 ºC min-1 em atmosfera de nitrogênio com
fluxo de 30 mL.min-¹.
As condições experimentais que foram utilizadas para a reação de oxipropilação,
obtidas através de um planejamento fatorial, constam na Tabela 1. O procedimento
para oxipropilação consistiu na impregnação de 5 g da amostra com 0,5 g de KOH.
Em seguida foi adicionado à amostra o volume necessário de oxido de propileno
(OP). A reação aconteceu em uma autoclave de aço inoxidável de 100 mL, que foi
então aquecida até a temperatura necessária para cada experimento, enquanto o
aumento de pressão correspondente foi monitorado. A finalização da reação foi
revelada pelo aumento de pressão e seu subseqüente retorno à pressão
atmosférica.
Após as reações de oxipropilação foram avaliados os rendimentos de polióis, teor
de resíduo sólido sem reagir e índice de hidroxila (IOH) dos polióis obtidos. A
metodologia usada na determinação do IOH foi feita de acordo com a norma ISO
14900:2001 E (CATETO et al., 2008).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A composição do CM bruto foi de 10% de umidade, 3% de cinzas, 23,5% de lignina,
24,2% de extrativos em ciclohexano/etanol, 23,8% de extrativos em água e ICr de
43%. Nos espectros de FTIR (Figura 1b) foi possível comprovar características
relevantes do processo de oxipropilação tais como aumento da absorção na região
de estiramento do CH alifático (2800-3000 cm-1) e aparecimento de novos picos em
torno de 2970 cm-1 e 1375-1380 cm-1 (MENEZES et al., 2009), atribuído ao grupo
metila do poliol incorporado ao material. Pode-se verificar ainda o aumento e
mudança na região de absorção do estiramento C-O (1000-1100 cm-1) relacionado à
função éter proveniente da reação de polimerização do OP. Através das análises
de TGA (Figura 1c) verificou-se três estágios de degradação do CM antes e após
da reação de oxipropilação, o primeiro estágio referente à perda de água (~100
°C), o segundo relacionado à decomposição do material (246 °C p/ CM, 116 °C p/
polióis) e o terceiro referente à carbonização do material (357 °C p/ CM, 313 °C
p/ polióis). Pode-se concluir que os polióis têm menor estabilidade térmica que
o CM. O rendimento de poliol (Tabela 1, Figura 1d) foi bastante variável, mas
pode-se observar que quanto maior foi o volume de OP adicionado para a reação,
maior o rendimento, independente da temperatura. O gráfico de superfície de teor
de resíduo sólido (Figura 1e) demonstrou uma tendência de presença de maior
quantidade de resíduo sólido, ou seja, menor conversão do resíduo bruto em
poliol, em condições de oxipropilação de menor volume de OP e baixas
temperaturas. Para IOH dos polióis obtidos (Figura 1f), pode-se verificar que há
uma tendência de maiores IOH em condições da reação de oxipropilação que
utilizaram altas temperaturas, independente do volume de OP adicionado.
CONCLUSÕES: Foi possível realizar a caracterização química do CM bruto. As análises FTIR
comprovaram a obtenção do produto oxipropilado (poliol). As análises de TGA
demonstraram uma queda na estabilidade térmica dos polióis em relação ao CM.
Maiores rendimentos de polióis foram verificados em reações que utilizaram maior
volume de OP, independente da temperatura. Menor teor de resíduos sólidos foi
encontrado em reações que utilizaram maior volume de OP e alta temperatura. Além
disso, o IOH foi maior nas oxipropilações que ocorreram sob alta temperatura
independente do volume de OP.
AGRADECIMENTOS: CAPES e FAPEMIG.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: CATETO, C. A. B.; BARREIRO, M. F.; RODRIGUES, A. E.; BROCHIER-SALON, M. C.; THIELEMANS, W.; BELGACEM, M. N. 2008. Lignin as Macromonomers for Polyurethane Synthesis: A Comparative Study on Hydroxyl Group Determination. Journal of Applied Polymer Science, 109:3008-3017.
MENEZES, A. J. de, PASQUINI, D., CURVELO, A. A. S., GANDINI, A. 2009. Self-reinforced composities obtained by the partial oxypropilation of celullose fibers. 1. Characterization of the materials obtained with different types of fibers. Carbohydrate Polimers, 76: 437-442.
GANDINI, A.; BELGACEM, M. N. 2008. Partial or Total Oxypropylation of Natural Polymers and the Use of the Ensuing Materials as Composites or Polyol Macromonomers, in Monomers Polymers and Composities from Renewable Resources, eds (M.N. Belgacem e A. Gandini) Chapter 12, Elsevier, Amsterdam, 273-288.
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VIEIRA, P. A. F.; QUEIROZ, J. H.; VIEIRA B. C.; BARBOSA, A. A.; SANT’ANA, R. C. O.; MORAES, G. H. K. 2009. Caracterização Química do processamento agroindustrial da Manga (Mangifera indica L.) Var.Ubá.Alim. Nutr. 20: 617-623.
