Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Materiais
TÍTULO: Otimização do processo de obtenção de ácidos graxos livres empregados na síntese de materiais poliméricos.
AUTORES: de Moraes, D.C. (UFRGS) ; Alves, J.E. (UFRGS) ; Samios, D. (UFRGS)
RESUMO: O uso de fontes renováveis tais como ácidos graxos, ésteres de ácidos graxos e
óleos vegetais têm atraído atenção devido ao grande potencial na produção de novos
materiais poliméricos. De acordo com os objetivos, a otimização do processo de
obtenção de ácidos graxos livres foi realizada utilizando diferentes concentrações
de hidróxido de potássio e etanol. Os ácidos graxos foram obtidos com
aproximadamente 99% de pureza, sendo seu principal contaminante o éster etílico
proveniente da reação paralela de esterificação. A estrutura química dos materiais
produzidos foi elucidada através das técnicas de ressonância magnética nuclear
(RMN 1H e 13C).
PALAVRAS CHAVES: saponificação de ésteres; ácidos graxos livres; óleos vegetais
INTRODUÇÃO: O desenvolvimento de novos materiais a partir de fontes naturais renováveis tem
crescido muito, não somente devido às questões ambientais, mas também pela
possibilidade desses materiais apresentarem propriedades diferenciadas daqueles
de origem petroquímica (MEIER,MAR. et. al., 2007; DYER, JM. et. al., 2008).
Neste contexto, ácidos graxos, ésteres de ácidos graxos e óleos vegetais têm
recebido atenção especial como matéria prima, devido à sua abundância,
disponibilidade e pureza relativamente alta, sendo considerados ótimos
substratos pelas suas funcionalidades carboxílicas e oleofínicas, que permitem
uma variedade de transformações, passando a exercer um papel importante em
muitos segmentos tais como, materiais poliméricos, lubrificantes,
biocombustíveis, indústria farmacêutica, cosméticos, alimentos entre outros
(GÜNER, F.S. et. al.,2006).A escolha do óleo de soja está baseada na abundância
deste grão no estado do Rio Grande do Sul, além do seu baixo custo e presença
dos ácidos oleico, linoleico e linolênico em sua composição, os quais apresentam
uma, duas e três insaturações,respectivamente. Esse estudo foi realizado para
otimizar o processo de obtenção de ácidos graxos a partir do óleo de soja. Para
isso, foi avaliado as concentrações de hidróxido de potássio e as concentrações
de etanol.
MATERIAL E MÉTODOS: A saponificação do óleo de soja foi realizada a partir de uma metodologia
adaptada de Battistel e colaboradores (2001). Foi adicionado ao óleo (25g) o
catalisador hidróxido de potássio nas proporções de 2.5, 5.0 e 7.5 g previamente
dissolvido em etanol (25 e 50 mL). A reação foi conduzida sob refluxo e agitação
constante durante 30 minutos, à 60°C. Após este período o álcool é evaporado sob
vácuo e o sólido lavado com uma solução ácida 10%, mantendo com agitação
constante durante 15 minutos, e posteriormente com hexano durante 10 minutos. A
mistura foi transferida para um funil de separação e a fase orgânica foi
recolhida e seca com sulfato de sódio overnight. O sulfato de sódio foi filtrado
e o hexano evaporado à vácuo.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Inicialmente a produção de ácidos graxos livres (AGL) a partir do óleo de soja
foi realizada utilizando a relação molar etanol:óleo de aproximadamente 15:1 e
30:1, 2,5, 5,0 e 7,5 g do catalisador KOH e temperatura de 60 ºC por 0,5 horas.
A figura 1 mostra o efeito da concentração de KOH e do etanol no rendimento de
ácidos graxos (% AGL). A quantidade de catalisador tem efeito na reação de
saponificação, visto que, um aumento na concentração de KOH no processo produziu
efeito mais acentuado na reação de saponificação do que na reação paralela de
transesterificação. As reações catalisadas com 7,5 g de KOH obtiveram um
rendimento de aproximadamente 99% de AGL. Os resultados estão coerentes, quanto
maior o teor de catalisador, maior o teor de AGL, bem como o fato de um aumento
na quantidade de etanol favorecer a formação de ésteres etílicos.
A conversão dos triglicerídeos do óleo de soja em ácido graxos foi determinada
pelas análises de RMN 1H e 13C. Na figura 2 mostra os espectros de RMN 1H do
óleo de soja (a) e do AGL referente à reação 3 (b). A conversão foi observada
devido ao desaparecimento dos picos entre 4,1–4,3 ppm referentes ao hidrogênios
dos grupos metilenos do glicerol (figura 2b). A obtenção dos ácidos graxos é
confirmada pelos espectros de RMN 13C (figura 2c e 2d) . É observado o
desaparecimento do pico em 173 ppm (figura 2c) referente ao carbono carbonílico
do óleo e o aparecimento do pico em 180ppm (figura 2d) referente ao carbono
carbonílico do ácido graxo.
FIG 1: Efeito da concentração de KOH e etanol no rendimento de AGL.
Apresenta os melhores resultados da otimização da
reação de saponificação do óleo.
FIG 2:Espectros de RMN 1H e 13C do óleo de soja(A e C) e do AGL(B e D)
Apresenta os espectros de RMN de 1H e 13C do óleo de
soja e do melhor resultado obtido, comprovando a
conversão do óleo em ácido graxo livre.
CONCLUSÕES: Neste trabalho foi possível otimizar o processo de produção de ácidos graxos
utilizando diferentes concentrações de hidróxido de potássio e etanol. De acordo
com os objetivos, foi estudada a reação de saponificação seguida de uma
neutralização, promovendo a obtenção de aproximadamente 99% de ácidos graxos
livres quando utilizado 7,5g de hidróxido de potássio e 25 mL de etanol. Isso foi
constatado com as análises de RMN 1H e 13C.
AGRADECIMENTOS: Agradeço ao CNPq pela concessão da bolsa de pesquisa e pelo auxílio financeiro e
ao CECOM pela infraestrutura concedida.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BATTISTEL, E.; BORSOTTI, G.; GUGLIELMETTI, G.; SPERA, S. 2001. Synthesis of phosphatidylcholines containing ricinoleic acid. Tetrahedron, 57, 10219.
DRYER, JM.; STYMNE, S.; GREEN, AG.; CARLSSON, AS.; 2008. High-value oils from plants The Plant Journal. 64, 640.
GÜNER, F.S.; YAGC, Y.; ERCIYES, A.T. 2006. Polymers from triglyceride oils Prog. Polym. Sci., 31, 633.
MEIER, MAR.; METZGER, JO.; SCHUBERT, US.; Plant oil renewable resources as green alternatives in polymer science 2007. Chem. Soc.Rev., 36, 1788.