Publicação

Valorização da casca do pinhão, um subproduto da semente de Araucaria angustifolia, para produção de materiais poliméricos

Detalhes bibliográficos
Resumo:	A valorização de resíduos agroflorestais, nomeadamente os que não têm valor comercial, têm atraído o interesse de académicos e industriais contribuindo para gerar novas alternativas na área dos produtos químicos, materiais e energia. O objetivo é não só promover a sua reutilização para gerar produtos de valor acrescentado, mas também a de destacar a produção de produtos de base biológica a partir de recursos renováveis. Este é um tema de interesse para vários setores industriais, nomeadamente as agroindústrias, onde a economia circular é cada vez mais um fator necessário à sustentabilidade. Na economia circular espera-se que no futuro todos os produtos condenados ao lixo possam renascer para uma segunda vida, resultando em benefícios ambientais e económicos. Araucaria angustifolia é uma árvore conífera nativa da América do Sul, encontrada no Sul e Sudoeste do Brasil, faz parte da vegetação da Mata Atlântica sendo a sua semente conhecida por pinhão brasileiro. Resultante do consumo do pinhão brasileiro para fins alimentares, surge como resíduo a casca do pinhão, um resíduo lenhocelulósico com potencial para ser usado como matéria-prima para a produção de materiais poliméricos. Neste contexto, este trabalho inclui a caracterização da casca de pinhão brasileiro e a sua posterior utilização para a produção de polióis através de um processo de oxipropilação. Foram seguidas duas alternativas: (i) oxipropilação total para produzir polióis líquidos e (ii) oxipropilação parcial para produzir polióis bifásicos (poliol líquido reforçado com biomassa da mesma natureza). Os primeiros foram caracterizados e as suas propriedades comparadas com outros produtos semelhantes para prever as utilizações mais adequadas para os produtos obtidos. Os segundos foram utilizados para produzir materiais compósitos por prensagem a quente. A casca de pinhão foi caracterizada em relação ao teor de cinzas e humidade, 1,7 e 5,0%, respetivamente e, conteúdo lenhocelulósico, para o qual se obtiveram valores de 26,9% de celulose, 13,8% de hemiceluloses, ou seja, 40,7% de holocelulose (celulose e hemiceluloses), 36,2% de lenhina insolúvel e 0,4% lenhina solúvel. Além disso, para os extratáveis, a casca apresentou 5,9% na extração com metanol e 6,9% na extração com água, indicando quantidades maioritárias de substâncias hidroxiladas e componentes polares, comparativamente aos componentes mais apolares (extração com hexano e diclorometano). A oxipropilação foi realizada num reator de pressão equipado com um controlador destinado à monitorização da temperatura, pressão e velocidade de agitação. A temperatura de set point (valor máximo até o qual é feito o aquecimento) utilizada foi de 160 ºC e foram produzidos 12 polióis com teor de biomassa (base no substrato) entre 3,6 e 77,4%, teor de homopolímero variando de 4,4 a 64,5% e índice de hidroxilo de 258,2 a 607,1 mg KOH/g. Em relação à viscosidade, os polióis com razões casca de pinhão/óxido de propileno (CP/OP) baixas (10/90) apresentaram viscosidades inferiores a 5,0 Pa.s a 20 ºC. A oxipropilação parcial foi realizada usando temperaturas de set point de 135 e 150 ºC, utilizando diferentes proporções de CP/OP e percentagens de catalisador KOH de 5 e 10%. Os ensaios com razão CP/OP de 33,3/66,7 (m/v) com set point de 135 ºC resultaram em materiais compactos, com boas proporções de material oxipropilado e ligação das partes, porém os ensaios com razão CP/OP de 25/75 (m/v) também com set point de 135 ºC, apresentaram as melhores características de ligação e proporções de material oxipropilado/material não oxipropilado, demonstrando boas condições para a reação de oxipropilação parcial para incorporação em materiais compósitos.
Autores principais:	Rezende, Stephany
Assunto:	Resíduos agroflorestais Casca de pinhão brasileiro Oxipropilação Polióis líquidos e bifásicos Materiais compósitos
Ano:	2016
País:	Portugal
Tipo de documento:	dissertação de mestrado
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Instituto Politécnico de Bragança
Idioma:	português
Origem:	Biblioteca Digital do IPB

Descrição
Resumo:	A valorização de resíduos agroflorestais, nomeadamente os que não têm valor comercial, têm atraído o interesse de académicos e industriais contribuindo para gerar novas alternativas na área dos produtos químicos, materiais e energia. O objetivo é não só promover a sua reutilização para gerar produtos de valor acrescentado, mas também a de destacar a produção de produtos de base biológica a partir de recursos renováveis. Este é um tema de interesse para vários setores industriais, nomeadamente as agroindústrias, onde a economia circular é cada vez mais um fator necessário à sustentabilidade. Na economia circular espera-se que no futuro todos os produtos condenados ao lixo possam renascer para uma segunda vida, resultando em benefícios ambientais e económicos. Araucaria angustifolia é uma árvore conífera nativa da América do Sul, encontrada no Sul e Sudoeste do Brasil, faz parte da vegetação da Mata Atlântica sendo a sua semente conhecida por pinhão brasileiro. Resultante do consumo do pinhão brasileiro para fins alimentares, surge como resíduo a casca do pinhão, um resíduo lenhocelulósico com potencial para ser usado como matéria-prima para a produção de materiais poliméricos. Neste contexto, este trabalho inclui a caracterização da casca de pinhão brasileiro e a sua posterior utilização para a produção de polióis através de um processo de oxipropilação. Foram seguidas duas alternativas: (i) oxipropilação total para produzir polióis líquidos e (ii) oxipropilação parcial para produzir polióis bifásicos (poliol líquido reforçado com biomassa da mesma natureza). Os primeiros foram caracterizados e as suas propriedades comparadas com outros produtos semelhantes para prever as utilizações mais adequadas para os produtos obtidos. Os segundos foram utilizados para produzir materiais compósitos por prensagem a quente. A casca de pinhão foi caracterizada em relação ao teor de cinzas e humidade, 1,7 e 5,0%, respetivamente e, conteúdo lenhocelulósico, para o qual se obtiveram valores de 26,9% de celulose, 13,8% de hemiceluloses, ou seja, 40,7% de holocelulose (celulose e hemiceluloses), 36,2% de lenhina insolúvel e 0,4% lenhina solúvel. Além disso, para os extratáveis, a casca apresentou 5,9% na extração com metanol e 6,9% na extração com água, indicando quantidades maioritárias de substâncias hidroxiladas e componentes polares, comparativamente aos componentes mais apolares (extração com hexano e diclorometano). A oxipropilação foi realizada num reator de pressão equipado com um controlador destinado à monitorização da temperatura, pressão e velocidade de agitação. A temperatura de set point (valor máximo até o qual é feito o aquecimento) utilizada foi de 160 ºC e foram produzidos 12 polióis com teor de biomassa (base no substrato) entre 3,6 e 77,4%, teor de homopolímero variando de 4,4 a 64,5% e índice de hidroxilo de 258,2 a 607,1 mg KOH/g. Em relação à viscosidade, os polióis com razões casca de pinhão/óxido de propileno (CP/OP) baixas (10/90) apresentaram viscosidades inferiores a 5,0 Pa.s a 20 ºC. A oxipropilação parcial foi realizada usando temperaturas de set point de 135 e 150 ºC, utilizando diferentes proporções de CP/OP e percentagens de catalisador KOH de 5 e 10%. Os ensaios com razão CP/OP de 33,3/66,7 (m/v) com set point de 135 ºC resultaram em materiais compactos, com boas proporções de material oxipropilado e ligação das partes, porém os ensaios com razão CP/OP de 25/75 (m/v) também com set point de 135 ºC, apresentaram as melhores características de ligação e proporções de material oxipropilado/material não oxipropilado, demonstrando boas condições para a reação de oxipropilação parcial para incorporação em materiais compósitos.