AVALIAÇÃO DA FRAÇÃO AQUOSA DO BIO-ÓLEO DO ENDOCARPO DE MANGA OBTIDO EM DIFERENTES TEMPERATURAS

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Química Verde

Autores

Ribeiro, A.P.G. (UEMS) ; Uemura, D.T. (UEMS) ; Lazzari, E. (UFRGS) ; Caramão, E.B. (UNIT) ; Cardoso, C.A.L. (UEMS)

Resumo

Neste estudo foi avaliado o rendimento e o perfil cromatográfico de bio- óleos de endocarpo de manga obtidos em diferentes temperaturas. O endocarpo foi submetido às análises termogravimétricas (TGA) e de infravermelho. Do bio-óleo bruto foi obtida a fração aquosa e esta foi avaliada por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Pelos resultados de TGA foram determinadas como temperaturas finais de pirólise 450, 550 e 650°C. A temperatura com maior rendimento de bio-óleo bruto e de fração aquosa foi em 650°C, porém como variação de rendimento entre as temperaturas foi baixa e avaliando o custo energético a temperatura de 450°C mostra ser mais viável para a obtenção deste bio-óleo. As frações aquosas analisadas por CLAE apresentaram composição similar entre as diferentes temperaturas.

Palavras chaves

Cromatografia líquida; Fração aquosa; Pirólise

Introdução

O aproveitamento da biomassa oriunda de resíduos sólidos orgânicos é um tema de relevada importância devida a enorme quantidade gerada mundialmente, e ao indesejável impacto ambiental deste material (MARTINS et al, p. 873, 2007; PATTIYA et al, p. 227, 2012), que a pesar de biodegradável, necessita de um tempo mínimo para que ocorra sua decomposição (COUTO FILHO et al, p. 1537, 2007). Muitas biomassas são avaliadas para determinar sua viabilidade de uso, em relação aos subprodutos agrícolas como fonte de energia renovável empregando pirólise (ONAL et al, p. 879, 2011). O rendimento e a composição química dos bio-óleos obtidos na pirólise são diretamente influenciados pela temperatura do reator, taxa de aquecimento, diâmetro da partícula, fluxo de gás e pela composição da biomassa (WEERACHANCHA et al, p. 2262, 2011; COMMANDRÉ et al, p. 837, 2011). A fração aquosa pode representar de 15-30% em massa do bio-óleo bruto. Esta fração não pode ser usada diretamente como combustível e seu descarte sem qualquer tratamento pode conduzir a contaminação do meio ambiente (LU et al., p.1376-1383, 2009). A fração aquosa pode ser tratada para produzir ácidos, compostos fenólicos, aldeídos, furanos e cetonas que podem ser utilizados como intermediários ou como produto final (VITASARI et al., p.7204–7210, 2011). A manga (Mangifera indica L.) corresponde por 50% dos frutos tropicais produzidos no mundo (RIDOUTT et al, p.1714, 2010), tendo como resíduo principal o caroço, onde se encontra o endocarpo, que ainda não é utilizado de forma satisfatória, tornando-se uma importante fonte de biomassa. Neste estudo foi avaliado o rendimento e o perfil cromatográfico das frações aquosas dos bio-óleos de endocarpo de manga.

Material e métodos

Separou-se o endocarpo da semente de manga, da espécie Tommy Atkins, cuja biomassa foi seca a 100 °C por 2 horas, sendo triturada em um liquidificador industrial, e feito o peneiramento para granulometria < 1mm. A biomassa foi submetida a análise de TGA (5000IR), sob atmosfera inerte utilizando nitrogênio com vazão de 25 mL min-1, taxa de aquecimento de 10 °C min-1, a temperatura de 50 °C até temperatura de 1000 °C. Os espectros de infravermelho (ALPHA FT-IR) de 400 cm-1 a 4000 cm-1. As amostras (5 g) foram pirolisadas em reator de quartzo com forno de leito fixo. As condições estabelecidas foram taxa de aquecimento de 100 ºC min-1, nitrogênio como gás de arraste com vazão 1mL min-1, granulometria das amostras <1mm. O parâmetro modificado foi a temperatura final, utilizando-se 450 °C, 550 ºC e 650 ºC. Cada bio-óleo bruto foi submetido à extração líquido-líquido (ELL), utilizando-se como solvente diclorometano. Todos os procedimentos foram realizados em triplicata. A fração aquosa foi submetida a análise por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) com detector de arranjo de diodos (DAD) modelo Varian 210. A eluição foi realizada em coluna de fase reversa C-18. A fase móvel utilizada foi Água (B) e Acetonitrila (C), iniciando com 5% de B à 25% de B em 10 min e 25% de B à 100% até chegar em 15min, de 15 a 20 min para retornar a condição inicial. Fluxo de 1 mL min-1, volume de injeção de 5 µL e temperatura de 22 °C.

Resultado e discussão

O espectro de FTIR da biomassa apresentou bandas na região de 2800 a 3000 cm-1 atribuídas a combinação da banda com vibrações de deformação axial das ligações C-H. Bandas com intensidade intermediária na região de 1300 a 1500 cm-1 referentes aos grupamentos metila e metileno e banda entre 3300 a 3600 cm-1 referentes a deformação axial de O-H. Nas análises de TGA ocorreram diferentes perdas na biomassa, sendo a primeira fase em 105°C relativas à perda de água, seguida das perdas de hemicelulose, celulose e lignina. O endocarpo de manga apresentou a maior perda de massa entre 250°C e 450°C com 60,7 %, seguida da perda entre 450°C e 650°C de 28,9 %. Indicando a amostra ser rica principalmente em celulosa e lignina (SHURONG et al, p. 183, 2011). Foram selecionadas as temperaturas de 450°C, 550°C e 650°C para o processo de pirólise. O bio-óleo bruto do endocarpo de manga à temperatura de 650°C apresentou o maior rendimento com 39% e a fração aquosa nesta temperatura apresentou rendimento de 85%. Em 450°C e 550°C os rendimentos de bio-óleo bruto foram de 33% e 34%, respectivamente. Na análise por CLAE, para avaliar a similaridade foram empregadas os tempos de retenção e os espectros de Ultra Violeta (UV) de cada pico obtido nas amostras. Os comprimentos de onda que melhor representaram os resultados das frações aquosas foram 202, 254 e 280 nm. Na fração aquosa do endocarpo de manga a maior número de picos ocorreu na temperatura de 650°C (Figura 1), apresentando 20 picos, seguida da temperatura de 450°C, apresentando 18 picos. Os perfis cromatográficos obtidos em cada uma das três temperaturas foram similares em termos qualitativos, indicando uma similaridade na composição desta fração independente da temperatura final de pirólise empregada.

Cromatograma da fração aquosa do endocarpo de manga à 650°C

Conclusões

O maior rendimento de bio-óleo bruto foi em 650°C, porém, a variação de rendimento nas temperaturas de 650°C e 450°C foi menor que 16%. Na frações aquosas a variação de rendimento de 650°C e 450°C foi de 10%, indicando que mesmo com rendimentos maiores em 650°C em relação ao custo energético a temperatura de 450°C mostra ser mais viável. O comprimento de onda 254nm apresentou o maior número de picos. As frações aquosas por CLAE apresentam perfil cromatográfico similar nas diferentes temperaturas, indicando que a obtenção do bio-óleo em 450°C pouco altera a sua composição química.

Agradecimentos

Petrobras, CNPq e FUNDECT

Referências

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