ÁREA: Química Tecnológica
TÍTULO: EXTRAÇÃO E PURIFICAÇÃO DE CELULOSE DA TESTA DE SOJA
AUTORES: REIS, N.G. (UFRGS) ; ROSA, S.M.L. (UFRGS) ; NACHTIGALL, S.M.B. (UFRGS) ; BICA, C.I.D. (UFRGS)
RESUMO: A testa, também chamada casca, de soja representa um resíduo agrícola gerado em grande quantidade e, em geral, não reaproveitado. Porém, apresenta teores consideráveis de celulose (29 a 51%). Para isolar a celulose da testa, foram feitas extrações com solventes de diferentes polaridades, polpação alcalina e branqueamento totalmente livre de cloro. As amostras obtidas em cada etapa foram caracterizadas por termogravimetria (TGA) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Foram ainda feitos ensaios de teor de umidade (9%), teor de extrativos (29,8%), determinação dos rendimentos da polpação (57%) e do branqueamento (80%). Foi observada dependência da deslignificação com o tempo de polpação. A celulose obtida pode ser aplicada em compósitos poliméricos e na síntese de whiskers de celulose.
PALAVRAS CHAVES: celulose, testa de soja, processo livre de cloro
INTRODUÇÃO: Segundo o IBGE, a safra nacional de soja foi cerca de 60 milhões de toneladas em 2008. De 2 a 8 % deste valor corresponde à testa (AMORIM, 2007), a qual representa um resíduo agrícola. A testa de soja é um passivo ambiental e costuma ser enviada para aterros ou, mais comumente, queimada, gerando altos custos e impacto ao meio ambiente (MENEZES et al, 2008). No entanto, este subproduto apresenta teores consideráveis de celulose, entre 29 e 51,2 % (AMORIM, 2007). A parede celular vegetal é composta majoritariamente por celulose, hemicelulose e lignina. Associados à celulose ocorrem ainda outros carboidratos como pectinas e glicoproteínas, compostos graxos (cutina, suberina e ceras), e compostos inorgânicos (sílica, carbonatos, etc.) (HELDT, 2005). Alguns desses componentes menores podem ser extraídos por solventes polares; outros, por solventes apolares. A hemicelulose e a lignina podem ser solubilizadas em soluções aquosas alcalinas a quente (MORÁN et al, 2008). Desta forma, as fibras celulósicas são liberadas, podendo ser utilizadas na síntese de outros produtos, agregando valor comercial à casca de soja. Neste trabalho buscou-se utilizar reagentes de baixo custo e de menor impacto ambiental. Sempre que possível adotou-se água como solvente e nenhum solvente orgânico halogenado foi utilizado. Além disso, o branqueamento empregado é totalmente livre de cloro, garantindo a não formação de organoclorados neste processo de purificação. Sempre que possível os solventes orgânicos não halogenados utilizados foram reciclados e reutilizados. Todo o resíduo gerado foi devidamente separado, rotulado e encaminhado para o Centro de Gerenciamento e Tratamento de Resíduos da UFRGS (CGTRQ), onde recebeu tratamento e descarte adequados.
MATERIAL E MÉTODOS: O resíduo de soja foi fornecido pela Solae do Brasil. Foram utilizados reagentes de grau PA. Todas as secagens de amostra foram feitas em estufa a 105 °C seguidas de repouso em dessecador por 20 minutos e pesagem até peso constante. Para remover os extrativos, a testa foi submetida à extração em Sohxlet utilizando hexano, etanol e água, nesta ordem. A duração de cada extração foi de 6 ciclos. A amostra foi seca para determinação de teor de extrativos. A testa foi polpada utilizando solução aquosa de hidróxido de sódio 5% (m/v). O cozimento foi feito sob pressão de 2 atm em autoclave (Stermax 12E HD) a 121 °C (UESU et al, 2000) por 7,5; 15; 30 e 60 minutos. A polpa foi filtrada, lavada e seca para determinação do rendimento. O branqueamento foi feito em duas etapas, ambas livres de cloro (SUN et al, 2004). A primeira consistiu no aquecimento da polpa a 48 °C em solução aquosa de peróxido de hidrogênio 2% (v/v) e tetraacetiletilenodiamina (TAED) 0,2% (m/v). O pH foi ajustado para 12 com hidróxido de sódio. Após 12 horas de reação, o produto foi filtrado e lavado. Na segunda etapa do branqueamento a polpa foi tratada com solução aquosa de ácido acético 80% (v/v) e ácido nítrico concentrado (65%). O conjunto foi aquecido a 120 °C por 15 e 40 minutos. A celulose branqueada foi lavada, com etanol e água, e seca para determinação do rendimento. O teor de umidade foi determinado por diferença de massa após ficar em estufa a 105°C por 4h (SALAZAR et al, 2005). Todas as análises foram feitas em triplicatas.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O teor de extrativos encontrado foi de 29,8% e provavelmente se deve à pectina, cutina, suberina e ceras componentes da parede celular extraídas. Este valor é bem superior ao encontrado para casca de arroz (6,1%) e palha de trigo (9,8%), mas similar ao encontrado para palha de milho (28,5%) (SALAZAR et al, 2005). O teor de umidade foi de 9%, medido após o pré-tratamento. O rendimento da polpação foi de 57%, valor considerado satisfatório quando comparado aos resultados esperados pela literatura para polpação soda. O branqueamento teve rendimento de 80% e a alvura obtida foi considerada satisfatória, levando em consideração que o método é totalmente livre de cloro. As curvas termogravimétricas demonstraram um decréscimo do teor de lignina e de hemicelulose a cada etapa do processo de isolamento da celulose. Observou-se ainda dependência da deslignificação com o tempo de cozimento alcalino na autoclave. Por MEV foi detectado que, com o branqueamento por 40 minutos, obteve-se uma maior dispersão das células paliçádicas (epiderme) e de ampulheta (hipoderme), antes unidas, do que com o branqueamento por 15 minutos (Fig. 1). Além disso, a polpa branqueada por 40 minutos apresentou alvura semelhante à celulose comercial (Fig. 2).
CONCLUSÕES: A remoção dos extrativos é muito importante para que o licor de cozimento possa penetrar no material lignocelulósico, o que se reflete na economia de reagentes de polpação e branqueamento. Os resultados de TGA evidenciaram que o tempo de cozimento na autoclave igual a 30 min é o mais adequado. Para o branqueamento, 40 minutos de reação foi o tempo ideal. A celulose obtida pode ser empregada em diversos usos, inclusive como agente reforçante de polímeros e como base para produção de whiskers de celulose.
AGRADECIMENTOS: CNPq, Pbic/CNPq, Fapergs e Capes
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: AMORIM, G. L.; Substituição do milho por casca de soja em dietas a base de palma forrageira. Tese de Mestrado, UFRP, Recife, 2007
HEIDT, H.W.; Plant Biochemistry. Elsevier, 3ed, 2005.
MENEZES, R.R. et al.; Cerâmica 2008, 54, 245-252
MORÁN, J.I. et al; Cellulose 2008, 15, 149-159
SALAZAR. R.F.S. et al.; Estudo da omposição da Palha de Milho para Posterior Utilização como Suporte na Preparação de Compósitos. VI COBEQ, 2005
SUN, X.F. et al.; J. Agric. Food Chem. 2004, 52, 839-847
UESU, N. Y.et al; Internac. Journal of Pharmac. 2000, 206, 85-96
