53º Congresso Brasileiro de Quimica
Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4

ÁREA: Materiais

TÍTULO: Otimização do processo de obtenção de ácidos graxos livres empregados na síntese de materiais poliméricos.

AUTORES: de Moraes, D.C. (UFRGS) ; Alves, J.E. (UFRGS) ; Samios, D. (UFRGS)

RESUMO: O uso de fontes renováveis tais como ácidos graxos, ésteres de ácidos graxos e óleos vegetais têm atraído atenção devido ao grande potencial na produção de novos materiais poliméricos. De acordo com os objetivos, a otimização do processo de obtenção de ácidos graxos livres foi realizada utilizando diferentes concentrações de hidróxido de potássio e etanol. Os ácidos graxos foram obtidos com aproximadamente 99% de pureza, sendo seu principal contaminante o éster etílico proveniente da reação paralela de esterificação. A estrutura química dos materiais produzidos foi elucidada através das técnicas de ressonância magnética nuclear (RMN 1H e 13C).

PALAVRAS CHAVES: saponificação de ésteres; ácidos graxos livres; óleos vegetais

INTRODUÇÃO: O desenvolvimento de novos materiais a partir de fontes naturais renováveis tem crescido muito, não somente devido às questões ambientais, mas também pela possibilidade desses materiais apresentarem propriedades diferenciadas daqueles de origem petroquímica (MEIER,MAR. et. al., 2007; DYER, JM. et. al., 2008). Neste contexto, ácidos graxos, ésteres de ácidos graxos e óleos vegetais têm recebido atenção especial como matéria prima, devido à sua abundância, disponibilidade e pureza relativamente alta, sendo considerados ótimos substratos pelas suas funcionalidades carboxílicas e oleofínicas, que permitem uma variedade de transformações, passando a exercer um papel importante em muitos segmentos tais como, materiais poliméricos, lubrificantes, biocombustíveis, indústria farmacêutica, cosméticos, alimentos entre outros (GÜNER, F.S. et. al.,2006).A escolha do óleo de soja está baseada na abundância deste grão no estado do Rio Grande do Sul, além do seu baixo custo e presença dos ácidos oleico, linoleico e linolênico em sua composição, os quais apresentam uma, duas e três insaturações,respectivamente. Esse estudo foi realizado para otimizar o processo de obtenção de ácidos graxos a partir do óleo de soja. Para isso, foi avaliado as concentrações de hidróxido de potássio e as concentrações de etanol.

MATERIAL E MÉTODOS: A saponificação do óleo de soja foi realizada a partir de uma metodologia adaptada de Battistel e colaboradores (2001). Foi adicionado ao óleo (25g) o catalisador hidróxido de potássio nas proporções de 2.5, 5.0 e 7.5 g previamente dissolvido em etanol (25 e 50 mL). A reação foi conduzida sob refluxo e agitação constante durante 30 minutos, à 60°C. Após este período o álcool é evaporado sob vácuo e o sólido lavado com uma solução ácida 10%, mantendo com agitação constante durante 15 minutos, e posteriormente com hexano durante 10 minutos. A mistura foi transferida para um funil de separação e a fase orgânica foi recolhida e seca com sulfato de sódio overnight. O sulfato de sódio foi filtrado e o hexano evaporado à vácuo.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: Inicialmente a produção de ácidos graxos livres (AGL) a partir do óleo de soja foi realizada utilizando a relação molar etanol:óleo de aproximadamente 15:1 e 30:1, 2,5, 5,0 e 7,5 g do catalisador KOH e temperatura de 60 ºC por 0,5 horas. A figura 1 mostra o efeito da concentração de KOH e do etanol no rendimento de ácidos graxos (% AGL). A quantidade de catalisador tem efeito na reação de saponificação, visto que, um aumento na concentração de KOH no processo produziu efeito mais acentuado na reação de saponificação do que na reação paralela de transesterificação. As reações catalisadas com 7,5 g de KOH obtiveram um rendimento de aproximadamente 99% de AGL. Os resultados estão coerentes, quanto maior o teor de catalisador, maior o teor de AGL, bem como o fato de um aumento na quantidade de etanol favorecer a formação de ésteres etílicos. A conversão dos triglicerídeos do óleo de soja em ácido graxos foi determinada pelas análises de RMN 1H e 13C. Na figura 2 mostra os espectros de RMN 1H do óleo de soja (a) e do AGL referente à reação 3 (b). A conversão foi observada devido ao desaparecimento dos picos entre 4,1–4,3 ppm referentes ao hidrogênios dos grupos metilenos do glicerol (figura 2b). A obtenção dos ácidos graxos é confirmada pelos espectros de RMN 13C (figura 2c e 2d) . É observado o desaparecimento do pico em 173 ppm (figura 2c) referente ao carbono carbonílico do óleo e o aparecimento do pico em 180ppm (figura 2d) referente ao carbono carbonílico do ácido graxo.

FIG 1: Efeito da concentração de KOH e etanol no rendimento de AGL.

Apresenta os melhores resultados da otimização da reação de saponificação do óleo.

FIG 2:Espectros de RMN 1H e 13C do óleo de soja(A e C) e do AGL(B e D)

Apresenta os espectros de RMN de 1H e 13C do óleo de soja e do melhor resultado obtido, comprovando a conversão do óleo em ácido graxo livre.

CONCLUSÕES: Neste trabalho foi possível otimizar o processo de produção de ácidos graxos utilizando diferentes concentrações de hidróxido de potássio e etanol. De acordo com os objetivos, foi estudada a reação de saponificação seguida de uma neutralização, promovendo a obtenção de aproximadamente 99% de ácidos graxos livres quando utilizado 7,5g de hidróxido de potássio e 25 mL de etanol. Isso foi constatado com as análises de RMN 1H e 13C.

AGRADECIMENTOS: Agradeço ao CNPq pela concessão da bolsa de pesquisa e pelo auxílio financeiro e ao CECOM pela infraestrutura concedida.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BATTISTEL, E.; BORSOTTI, G.; GUGLIELMETTI, G.; SPERA, S. 2001. Synthesis of phosphatidylcholines containing ricinoleic acid. Tetrahedron, 57, 10219.
DRYER, JM.; STYMNE, S.; GREEN, AG.; CARLSSON, AS.; 2008. High-value oils from plants The Plant Journal. 64, 640.
GÜNER, F.S.; YAGC, Y.; ERCIYES, A.T. 2006. Polymers from triglyceride oils Prog. Polym. Sci., 31, 633.
MEIER, MAR.; METZGER, JO.; SCHUBERT, US.; Plant oil renewable resources as green alternatives in polymer science 2007. Chem. Soc.Rev., 36, 1788.