ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: Determinação da capacidade adsortiva de microesferas de quitosana em metais presentes em biocombustíveis.
AUTORES: DE OLIVEIRA, JANAINA LACERDA (IFG-CAMPUS R) ; SILVA, AMAURY DE MACEDO (IFG-CAMPUS R) ; DE OLIVEIRA, JULIANA DANTAS (IFG-CAMPUS R) ; ARAÚJO, WANDALAS CASTRO (IFG-CAMPUS R) ; ANDRADE, RÔMULO DAVI ALBUQUERQUE (IFG-CAMPUS R) ; ELAINE ALVES FARIA (IFG-CAMPUS R)
RESUMO: No Brasil, a concentração máxima de alguns metais presentes em combustíveis, como ferro, cobre e sódio, são estabelecidas por legislação, onde cada limite varia de acordo com o tipo de combustível.
Não é desejável a presença de íons metálicos ou compostos organometálicos nos combustíveis, e bicombustíveis, pois estes podem causar problemas ao motor, mesmo em baixas concentrações. Sendo assim, fez-se estudos de adsorção de metais em microesferas de quitosana, um biopolimero que pode ser obtido a partir da quitina e determinou-se esses metais por absorção atômica.
As capacidades máximas de adsorção dos íons cobre, níquel e zinco pelas microesferas em biodiesel foram 1,38; 1,31 e 1,26 mmol g-1, respectivamente.
PALAVRAS CHAVES: biocombustiveis, quitina, quitosana
INTRODUÇÃO: A crise do petróleo, que vem se agravando nas ultimas três decadas, aliada ao aumeno da demanda por combustíveis e á conscientização ambiental têm levado o mundo a uma busca por fontes alternativas de energia. O estudo do uso de biomassa como fontes alternativas de energia foi intenissificado depois da segunda metade do seculo XX em razão da sua natureza renovavel, ampla disponibilidade, biodegradabilidade e baixo custo, impulsionadas pela crise do petróleo, aliada ao aumento da demanda por combustiveis e á conscientização ambiental (SUAREZ, 2007).
A introdução indesejada de íons metálicos ou compostos organometálicos nos combustíveis pode ocorrer em vários momentos, desde a sua produção até as bombas dos postos de abastecimento. O surgimento de metais pode ocorrer durante o processo de destilação, durante a estocagem, seja na refinaria, nos caminhões tanques ou nos reservatórios dos postos de abastecimento. No caso de biocombustíveis, os metais podem já estar presentes nas plantas, sendo acumulados durante o crescimento do vegetal (PRADO et. al,. 2010).
Em 1811, o químico e farmacêutico Henri Braconnot isolou uma substância presente em fungos, e logo percebeu que se tratara de um material diferente daquele encontrado nas madeiras (celulose). Em 1823, o francês Odier, observou que as carapaças dos insetos continham uma substância insolúvel, a qual acreditou ser a matéria-prima básica para a formação do exoesqueleto de todos os insetos, e a denominou “Quitina”, que em grego significa cobertura, túnica ou envelope. Odier também verificou a semelhança entre a quitina isolada dos crustáceos e a substância insolúvel presente nos tecidos vegetais. Apenas em 1843, o químico Anselme Payen detectou a presença de nitrogênio na estrutura da quitina (PRADO et al., 2010).
MATERIAL E MÉTODOS: Inicialmente preparou-se uma solução de metóxido a partir de 2,5g de metanol e 0,1g de KOH, a mistura foi agitada até completa solubilização da base. Adicionou-se a solução 10g de óleo de soja comercial e submeteu-se a mistura a agitação constante por 2 horas a 70 °C em um sistema de refluxo.
A caracterização do biodiesel foi feita em HPLC (Shimadzu CTA-20), equipamento com uma coluna Shim-Pack VP-ODS (C-18 250 mm, 4,6 mm id) e um detector UV- VIS (λ=205 nm).
A quitosana foi obtida a partir da quitina através da desacetilação do polímero primário, via tratamento alcalino.
A solução de quitosana 10% (m/v) foi preparada em acido acético 10% (v/v) e com o auxilio de uma bomba peristáltica foi gotejada, a fluxo de 0,5 ml/min em uma solução coagulante de NaOH 10% mantida sob leve agitação. Em seguida a microesferas gelificadas foram enxaguadas com água deionizada até pH 7,0.
Depois de neutralizada, as microesferas gelificadas foram reticuladas em uma solução 25% de glutaraldeido sem agitação por duas horas, posteriormente as microesferas reticuladas foram filtradas e lavadas com água deionizada em excesso para retirar qualquer resíduo de glutaraldeído não reagido. Ao termino do enxágüe, as microesferas foram imersas em acetona por 24 horas para facilitar a extração de água e depois secas a temperatura ambiente.
As microesferas de quitosana foram mantidas em contato com as as amostras de combustível durante 1 hora, sob agitação constante em agitador magnético, para garantir a adsorçao dos metais presentes e biocombustíveis na superfícies das microesferas, em seguida foram separadas por decantação e imersas em 5,0 ml de HCl 1 mol/L durante 30 minutos, o sobrenadante foi separado e submetido à análise em HPLC.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A figura 1 representa o cromatograma obtido na análise de produtos da transesterificação em HPLC. Os picos referentes ao tempo de retenção de 0 a 5,79 min correspondem a ácidos graxos ou monoglicerídeos; de 5,79 a 7,79 min correspondem a ésteres metílicos (biodiesel); de 7,79 a 12,5 min são referentes aos diglicerídeos e acima de 12,5 min corresponde a triglicerídeos. Dessa forma a porcentagem de cada componente da mistura reacional foram determinados pela relação das áreas ocupadas pelos picos.
A determinação da quantidade de biodiesel alcançada na reação foi caracterizada somente por cromatografia de alta eficiência por ser um método rápido e eficaz.
Fig. 1 – Cromatograma do biodiesel obtido
Os dados obtidos nos estudo de adsorção foram ajustados para a isoterma de Lagmuir.
A Fig. 2, apresenta a curva da isoterma de adsorção obtida em biodiesel. Os valores máximos de adsorção no biodiesel, demonstra a capacidade de adsorção das espécies metálicas pelas microesferas tendeu a manter-se constante em soluções menos concentradas, em Cs próximo a 1,0 mmol L-1. As capacidades máximas de adsorção dos íons cobre, níquel e zinco pelas microesferas em biodiesel foram 1,38; 1,31 e 1,26 mmol g-1, respectivamente.
Fig. 2 – Isoterma de adsorção de cobre (▲), níquel (○) e zinco (□) em biodiesel
Os valores de concentraçao dos metais foram baixos de acordo com a literatura devido a viscosidade do óleo ser relativamente mais alta em relação a outros combustíveis, o que torna dificil a solubilizaçao do metal neste meio.
CONCLUSÕES: Os resultados obtidos da produção de quitosana a partir da quitina foram satisfatórios devido o alto grau de desacetilaçao. A produção das microesferas de quitosana mostraram grande eficiência na adsorção de íons metálicos em bicombustíveis.
AGRADECIMENTOS: CNPq, CAPES-PROCAD, FAPDF.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: PESCARA, I. C. M.Sc. In Thesis, Universidade de Brasilia. Aplicação de microesferas de quitosana em um sistema de pré-concentração para a determinação de matais em combustíveis fosseis e biocombustiveis, 2008.
PRADO, A. G. S.; MOURA, A.; ANDRADE, R. D.A.; PESCARA, I. C.; FARIA, E. A.; FERREIRA, V. S.; de OLIVEIRA, A. H. A.; OKINO, E. Y. A.; ZARA, L. F. Adsorption and calorimetric studies of application of brazilian sawdust samples for chromium removal from tannery wastewater. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, v 99, p.681–687, 2010.
SUAREZ, P. A. Z.; MENEGHTTI, S. M. P.; MENEGHETTI, M. R.; WOLF, C. R. Química Nova, 2007, 30, 667.
