52º CBQ - Ação estabilizante do óleo extraído da borra do café doméstico na matriz do PVC

ÁREA: FEPROQUIM - Feira de Projetos de Química

TÍTULO: Ação estabilizante do óleo extraído da borra do café doméstico na matriz do PVC

AUTORES: Almeida, T.M.B. (COLÉGIO DE APLICAÇÃO DA UFPE) ; Teixeira, R.V. (COLÉGIO DE APLICAÇÃO DA UFPE) ; Aquino, K.A.S. (COLÉGIO DE APLICAÇÃO DA UFPE)

RESUMO: O poli(cloreto de vinila) (PVC) é um dos polímeros com grande aplicação na manufatura de artefatos médicos e outros insumos em geral devido as suas ótimas propriedades, além de apresentar baixo custo. Os produtos a base de PVC passam por processo de esterilização via radiação gama. Contudo, quando o PVC é submetido a este tipo de esterilização (na dose de 25 kGy), as estruturas moleculares sofrem modificação resultando em cisão na cadeia principal. Neste trabalho fizemos o estudo da ação do óleo extraído da borra de café doméstico como agente estabilizante da matriz de PVC esterilizado via radiação gama. Nossos resultados mostram que o referido óleo na concentração de 0,5% (m/m) confere uma proteção de 98% nas moléculas de PVC. Tal resultado foi obtido por análises viscosimétricas.

PALAVRAS CHAVES: PVC; óleo de café; radiação gama

INTRODUÇÃO: O Poli(cloreto de vinila) (PVC) é considerado um dos polímeros mais versáteis devido sua possibilidade em reagir com diferentes aditivos, o que pode alterar suas características dentro de um amplo espectro de propriedades, sendo assim utilizado em aplicações que vão desde a utilização na construção civil até filmes flexíveis utilizados em bolsas plásticas para diversos usos. Os artefatos médicos a base de PVC passam por processo de esterilização via radiação gama. Contudo, quando o PVC é submetido a este tipo de esterilização (na dose de 25 kGy), as estruturas moleculares sofrem modificação resultando em cisão ou reticulação na cadeia principal (Chapiro, 1962). Essas modificações estruturais demonstram tendência para a degradação das propriedades do material. Sendo assim, o estudo de métodos para estabilização deste polímero se faz necessário. O café é uma bebida muito apreciada atualmente, além do seu sabor marcante, também funciona como estimulante, pois a cafeína presente nessa substância estimula o sistema nervoso e a circulação cerebral. Mesmo o grão não sendo uma oleaginosa, possui cerca de 10 a 15% de ácidos graxos saturados e insaturados (Matos e colaboradores, 2010). Neste trabalho iremos discutir os efeitos do óleo extraído da borra do café doméstico como agente estabilizante na matriz do PVC esterilizado via radiação gama. Para este fim serão discutidos os ensaios viscosimétricos da solução preparada com novo material proposto: PVC + óleo. Essa opção é viável porque, o aditivo adicionado ao PVC (óleo da borra de café), é proveniente de um descarte que, ao invés de poluir os solos, apresentaria uma aplicação direta na indústria de artefatos médicos.

MATERIAL E MÉTODOS: A borra do café (BC) foi coletada em diversas residências. Após a coleta a BC foi submetida a um aquecimento em estufa a 100°C durante 24h. A extração de óleo da BC ocorreu em um extrator Soxhlet utilizando hexano P.A. como solvente. A separação da mistura óleo e hexano aconteceu em um destilador simples com manta térmica como fonte de calor (60°C). O PVC comercial na forma de pó foi cedido pela Braskem e é da grade SP 1300HP que, segundo o fabricante, não tem nenhum aditivo de processamento. Foram preparadas soluções de PVC sem óleo(PVC- controle) e PVC com o óleo de café (PVC-óleo). As concentrações de óleo estudadas foram 0,5; 1,0; 1,5 e 2,0% em massa de PVC. A massa de PVC utilizada para preparação do filme foi de aproximadamente 2,4g em 40ml de butanona (sob agitação magnética por 48h) e os filmes foram produzidos pela técnica de derrame em placa de Petri. Os filmes preparados foram irradiados com radiação gama (fonte de 60-Co, Eγ ~ 1,25 MeV) na dose 25 kGy (que é a dose de esterilização). A fim de se obter a variação da massa molar viscosimétrica dos sistemas antes e depois da exposição à radiação gama, ensaios viscosimétricos foram realizados utilizando banho termostático na temperatura de 25°C e um viscosímetro de Ostwald (75 mm). Com os tempos de efluxo e as equações específicas, determinaram-se as massas molares viscosimétricas dos sistemas (Mv) usando a relação de Mark-Houwink (Guillet, 1987). O valor do índice de degradação (ID), que corresponde ao número de cisões pro molécula inicial, está relacionado com a massa molar pela equação ID= (Mvo/Mv)-1 (Guillet, 1987) onde Mvo e Mv são as massas antes e depois da irradiação, respectivamente. Tanto na extração como nos ensaios viscosimétricos os resultados foram obtidos em triplicata.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: O óleo da borra do café doméstico foi extraído com sucesso e a quantidade obtida foi em média 11%. Esta quantidade obtida está de acordo com estudos já realizados com outras fontes de lipídeos (Matos e colaboradores, 2010). Os filmes de PVC e óleo nas concentrações de 0,5 e 1,0% (m/m) apresentaram-se homogêneos. Os mesmos resultados não foram obtidos com os filmes nas concentrações de 1,5 e 2,0% (m/m), que se mostraram heterogêneos e quebradiços. Dessa forma, os ensaios viscosimétricos foram realizados apenas com os sistemas PVC-óleo nas concentrações de 0,5 e 1,0%. Com relação ao efeito da radiação no PVC–controle foi observada uma diminuição de Mv de aproximadamente 12% , calculando-se assim o ID=0,126. Por outro lado, os sistemas PVC-óleo apresentaram redução menos significativa de Mv sendo encontrado os valores de ID=0,002 para a concentração de 0,5% e ID= 0,091 para a concentração de 1,0%. Os referidos resultados significam uma excelente proteção de 98% para a concentração de 0,5% e 28% para a concentração de 1,0%. Estes resultados são inovadores, pois não existem registros científicos sobre a ação radiolítica do óleo do café em matrizes poliméricas. Assim, não temos fontes para discussão do mecanismo de ação radioprotetora do óleo de café no PVC. No entanto a degradação radiolítica do PVC acontece por via radicalar (Chapiro, 1962) e assim inferimos que o óleo atua como um capturador de radicais. Além disso, esta pesquisa visa a sustentabilidade quando se propõe a reutilização de um descarte poluente que pode ser destinado para a indústria de artefatos médicos proporcionando um baixo custo de produção.

CONCLUSÕES: A borra de café foi estudada e apresentou em média 11% de óleo em massa, que foi estudado como estabilizante na matriz do PVC exposto à radiação gama. Na concentração de 0,5% (m/m) o óleo mostrou o melhor resultado protegendo o PVC significativamente em 98%. Tal resultado é inovador visto que não há registros científicos sobre a ação deste óleo como protetor radiolítico. Esta pesquisa tem impacto imediato na indústria de artefatos médicos radioesterilizáveis, pois trata da reutilização de um descarte que atribuirá baixo custo de produção e contribuirá para evitar contaminação do meio ambiente.

AGRADECIMENTOS: Agradecemos à Braskem por gentilmente ceder as amostras de PVC utilizadas neste estudo.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: CHAPIRO, A. Radiation chemistry of polymeric systems, New York:: Jonh Wiley & Sons, 1962.

GUILLET J. Polymer photophysics and photochemistry. New York: Cambridge University Press; 1985.

MATOS, L.J.B.L; COSTA, E.; LIMA, L. P.; FERNANDES, F.A.N. Estudo Comparativo da extração do óleo da borra de café. Ceará, 2010.Disponível em http://connepi.ifal.edu.br/ocs/index.php/connepi/CONNEPI2010/paper/viewFile/1470/583. Acessado em 06 de julho de 2012.