Avaliação da capacidade de absorção de água de hidrogéis baseados em goma arábica e farelo de casca de pinhão

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Bioquímica e Biotecnologia

Autores

Reis, A.C. (LESCAM/PPGQA/UEPG) ; Lima-tenório, M.K. (DEQUIM/UEPG) ; Garcia, J.R. (DEQUIM/UEPG) ; Viana, A.G. (LESCAM/DEQUIM/UEPG)

Resumo

Hidrogéis são redes poliméricas que, devido a sua alta capacidade de absorção de água, vem sendo utilizado na adsorção de corantes. A farelo da casca do pinhão tem sendo estudado como um biossorvente, apresentando um bom poder de adsorção. Neste trabalho foi estudado o efeito da massa de goma arábica e de farelo da casca de pinhão na síntese de géis superadsorventes. A medida de grau de intumescimento (GI) foi realizada em água. Foi observado que tanto a quantidade de goma arábica quanto de farelo de casca de pinhão interfere no comportamento de absorção de água. O hidrogel com maior GI (192,53 g g^-1) foi aquele preparado com 250,0 mg de goma sem adição de farelo, sendo considerado superabsorvente, com potencial aplicação na remoção de corantes têxteis.

Palavras chaves

Goma Arábica; Farelo de Casca de Pinhão; Intumescimento

Introdução

Os hidrogéis são redes hidrofílicas de polímeros de origem natural ou sintética, quimicamente ou fisicamente reticulados, capazes de reter uma grande quantidade de água e outros fluidos (ULLAH et al., 2015). Dentre suas diversas características pode-se destacar sua biocompatibilidade e capacidade de adsorção de diferentes íons e moléculas (SHALLA et al., 2018), permitindo assim sua ampla utilização em sistemas de tratamento de resíduos (CHAKMA, 2019) e liberação controlada fármacos e de fertilizantes (ZONATTO et al., 2017). O pinhão, semente da Araucaria angustifolia syn. Araucaria brasiliensis, popular na região sul do Brasil é utilizado como alimentação, sendo sua casca geralmente descartada. Diversos estudos vêm demonstrando a capacidade da casca do pinhão em adsorver íons metálicos e moleculares prejudiciais a saúde humana e ao meio ambiente (PERALTA et al.,2016). Estudos mostram a utilização do farelo da casca do pinhão e seu carvão como um biossorvente alternativo para corantes, como o azul de metileno (CARDOSO, 2010). Baseado nisto, o presente trabalho tem como objetivo sintetizar hidrogéis superabsorventes baseados em goma arábica e farelo da casca do pinhão e pretende-se investigar o efeito da quantidade de polissacarídeo e farelo de casca de pinhão na capacidade de intumescimento (absorção de água).

Material e métodos

A modificação da goma arábica (GA) com metacrilato de glicidila (GMA) foi realizada adicionando-se 5,0 g de GA em 100,0 mL de água destilada até completa solubilização. O pH da solução foi ajustado a 3,5 com adição de ácido acético glacial e, em seguida, 2,0 mL de GMA foram adicionados a mistura, a qual foi mantida sob agitação magnética por 24 horas a 60,0 °C, adaptada de REIS et al. (2006). A GA modificada (GAm) foi precipitada etanol absoluto e, após secagem, foi caracterizada por Espectroscopia na região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR - IRPrestige-21 / Shimadzu). Para a síntese dos hidrogéis variou-se a massa de GAm (100,0; 250,0 e 400;0 mg) e de farelo da casca do pinhão (0,0; 50;0 e 100,0 mg), onde misturou-se sob agitação a massa do polissacarídeo com 1,04 mL de N’,N’- dimetilacrilamida (DMAAm) e 1,04 mL de acrilato de sódio (NaAc), completando-se os 10 mL (volume final do hidrogel) com água destilada. Após completa homogeneização, a mistura foi aquecida a 60 °C e 20 mg de persulfato de potássio foram adicionados à mistura para iniciar a reação de polimerização (reticulação). Às formulações dos hidrogéis contendo casca de pinhão, foi adicionado à solução antes da adição do iniciador. As análises de grau de intumescimento (GI) foram realizadas em triplicatas, onde uma fração do hidrogel foi mantida em 250,0 mL de água destilada e o ganho de massa (em gramas) determinado por gravimetria em determinados intervalos de tempo até o equilíbrio. O valor do GI foi obtido utilizando-se a Equação 1, a qual expressa a capacidade de absorção de água (em gramas) por grama de hidrogel (g g^-1), onde m_t é a massa do hidrogel em determinado tempo, m₀ é a massa inicial do hidrogel. Equação 1: GI=(mt-m0)/m0

Resultado e discussão

A modificação da GA foi observada no espectro de FTIR pelo alargamento da banda em 1700 cm-1 referente às ligações C=O provenientes do GMA (Figura 01.A). Nesta reação são inseridas ligações cruzadas covalentes na estrutura do polissacarídeo (Figura 01.B) que permitem a sua subsequentemente reticulação/polimerização com DMAAm e NaAc na presença do agente iniciador. Nessa condição, o persulfato sofre decomposição térmica e reage com os demais monômeros antes de reagir com os polissacarídeos, devido à maior reatividade e menor tamanho molecular dos monômeros. Os macrorradicais formados atacam os grupos vinílicos nos polissacarídeos modificados, formando uma rede polimérica. As análises de GI para os hidrogéis sem adição do farelo indicaram que a concentração de 250,0 mg de GA resultou em um hidrogel superabsorvente onde cada grama de hidrogel foi capaz de absorver 192,53 g de água (Figura 02). Já o hidrogel contendo apenas 100,0 mg pode não ter sofrido ligações cruzadas suficientes para adquirir uma estrutura estável, enquanto o hidrogel com 400,0 mg pode ter sofrido um alto grau de reticulação o que dificultaria a penetração de água, justificando assim seus inferiores valores de GI (TANAN et al., 2019). Também foi possível verificar que os hidrogéis obtidos com 250,0 mg de GA na presença de farelo da casca de pinhão sofreram uma drástica redução no processo de intumescimento. Contudo, pode-se notar que a adição de 100,0 mg de farelo resultou em um valor de GI 2x superior ao do hidrogel contendo apenas 50,0 mg. Desta forma podemos propor que a presença do farelo pode ter influenciado na estruturação da matriz polimérica, mas não no processo de absorção de água. Contudo, estudos adicionais ainda são necessários para o completo esclarecimento dos mecanismos envolvidos aqui.

FONTE: Os Autores.

Conclusões

Neste trabalho foi possível concluir que a quantidade de goma arábica e de casca de pinhão influenciam no grau de intumescimento dos hidrogéis sintetizados. A melhor formulação foi obtida com 250,0 mg de GAm sem adição de farelo da casca de pinhão. Mesmo com valores inferiores de GI, foi possível verificar uma relação direta entre a massa do farelo na composição do hidrogel e o processo de intumescimento. O comportamento superabsorvente de dois dos hidrogéis sintetizados os faz potencialmente aplicáveis em sistemas de tratamento de águas superficiais contaminadas com corantes industriais.

Agradecimentos

À CAPES e CNPQ pelo fomento à pesquisa. Ao C-Labmu/UEPG pelas análises realizadas. Ao grupo de pesquisa LesCaM.

Referências

CARDOSO, N. F. Remoção do Corante Azul de Metileno de Efluentes Aquosos Utilizando Casca de Pinhão in Natura e Carbonizada como Adsorvente, 2010. 42f. Dissertação (mestrado em Química) -Instituto de Química, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2010.

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