Síntese e caracterização de misturas poliméricas contendo acetato de celulose: aproveitamento de resíduos da cana-de-açúcar

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2009

RESUMO

O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar e esta produção vem crescendo continuamente nos últimos anos principalmente para a produção de etanol, um dos principais biocombustíveis até o momento. Além da produção de etanol, a cana-de-açúcar é utilizada também para a produção de açúcar. Dentre os resíduos destas duas atividades, a produção de açúcar e etanol, está o bagaço de cana-de-açúcar, o qual é composto principalmente por celulose, lignina e hemicelulose. O Grupo de Reciclagem de Polímeros da Universidade Federal de Uberlândia vem estudando a utilização do bagaço de cana-de-açúcar há alguns anos, principalmente com a produção de acetato de celulose, um derivado obtido a partir da acetilação dos grupos hidroxilas presentes na cadeia celulósica. O acetato de celulose obtido da celulose do bagaço de cana-de-açúcar vem sendo utilizado para produção de membranas. Entretanto, as membranas produzidas inicialmente eram frágeis, o que indicava uma baixa massa molecular do acetato de celulose obtido. Uma tentativa de se resolver esse problema foi produzir uma mistura polimérica do acetato de celulose com poliestireno de copos plásticos, o que resultou em membranas mais resistentes embora as membranas obtidas não conseguissem resistir a altas pressões. Como forma de resolver esse problema, procurou-se otimizar o processo de acetilação da celulose do bagaço de forma a obter um polímero de maior massa molecular, utilizando-se o método simplex. A viscosidade intrínseca de soluções do acetato de celulose obtido em diclorometano foi utilizada como parâmetro de comparação, uma vez que a mesma é proporcional à massa molecular. As variáveis otimizadas foram o volume de ácido acético, anidrido acético, catalisador (ácido sulfúrico), bem como os tempos de ativação e os tempos de reação. Ao final do processo de otimização a massa molecular média viscosimétrica aumentou de 5,0 Kg mol-1 para 55,0 Kg mol-1. Como forma de testar a qualidade do acetato de celulose obtido a partir do método otimizado de acetilação da celulose do bagaço de cana-de-açúcar, foram produzidas e caracterizadas membranas deste acetato de celulose. Além de soluções de acetato de celulose e diclorometano, também foram utilizadas soluções contendo distintas concentrações de poli (etileno glicol) com massa molecular 600 g mol-1 (PEG600). O PEG600 é utilizado como agente formador de poros na produção de membranas de acetato de celulose, as quais podem ser utilizadas em matrizes de liberação controladas de drogas. O Grupo de Reciclagem de Polímeros da Universidade Federal de Uberlândia vem estudando esse sistema, mas novamente as membranas produzidas utilizando o PEG600 eram muito quebradiças. A caracterização foi realizada no Departamento de Física e Química da Universidade de Caxias do Sul. A caracterização revelou a ausência de PEG600 nas membranas, o qual era provavelmente liberado no banho de água na etapa de inversão de fases. Embora tenha sido retirado do sistema, o PEG600 levou a alterações na morfologia das membranas, como demonstrado por Calorimetria Diferencial Exploratória e Microscopia Eletrônica de Varredura. Essas mudanças na morfologia levaram a alterações nas propriedades de fluxo de água pura e difusão de íons através das membranas. Observou-se que para as membranas preparadas com as soluções contendo 0% e 2,5% de PEG600 não havia fluxo de água pura, embora as membranas resistissem bem às pressões utilizadas (até 7 atm). As membranas produzidas com as soluções contendo 5% e 10 % de PEG600 também resistiram bem à pressão máxima do equipamento e permitiram o fluxo de água pura através delas, sendo que o fluxo foi maior para a membrana produzida com a solução contendo 10% PEG600. A difusão de íons também aumentou com o aumento da concentração de PEG600 na solução de preparo das membranas. Uma vez caracterizadas as membranas obtidas com o acetato de celulose obtido do método otimizado de acetilação da celulose do bagaço de cana-de-açúcar, partiu-se para a produção e caracterização de membranas de misturas de acetato de celulose e polianilina (PANi). Essa etapa foi realizada no Departamento de Química da Universidade de Coimbra como parte do projeto de Doutorado Sanduíche CAPES BEX 0368/07-5. Estudou-se também o efeito do grau de substituição do acetato de celulose nas propriedades das misturas, utilizando-se triacetato de celulose e diacetato de celulose. A partir das técnicas utilizadas, observou-se mudanças estruturais causadas pela PANi na matriz de acetato de celulose. Observou-se ainda um aumento de 200 vezes na condutividade elétrica da membrana composta pela mistura diacetato de celulose/PANi em relação à membrana de diacetato de celulose sem PANi.

ASSUNTO(S)

acetato de celulose polimeros bagaço de cana quimica

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