ÁREA
Química Verde
Autores
Fernandes, L.D. (UFERSA) ; Nunes, H.P. (UFERSA) ; Oliveira, F.M. (UFERSA) ; Galvão, E.L. (UFERSA)
RESUMO
O óleo de fritura usado na cozinha pode ser reutilizado como matéria-prima na produção de sabão, agregando valor ao mesmo e reduzindo os impactos que o seu descarte incorreto pode causar. Este trabalho teve como objetivo o aproveitamento do óleo residual de fritura proveniente do restaurante universitário da UFERSA/Campus de Angicos-RN para a fabricação de sabão, visando uma destinação mais nobre para o resíduo, bem como avaliar o produto obtido através de testes de qualidade. Os resultados obtidos mostraram que é possível produzir mensalmente 15 kg de sabão em média, a um custo de 1,30 reais/kg, o que gera uma economia de 88% para a universidade. Nos testes de qualidade, os pHs dos sabões variaram de 11,21 a 11,28, o que os tornam indicados para a lavagem de roupas e tecidos.
Palavras Chaves
Saponificação; Óleo vegetal; Sabão em barra
Introdução
O sabão tem mais de 4500 anos de existência, sendo a sua fabricação uma das mais antigas atividades industriais da nossa civilização (CAOBIANCO, 2015). As primeiras fábricas de sabão surgiram na Inglaterra no final do séc. XII, em Bristol, entretanto, apenas a partir do século XIII o sabão começou a ser produzido em quantidades condizentes com a classificação de indústria (UCHIMURA, 2021). E somente no início do século XIX, o químico francês Chevreul desvendou a estrutura das gorduras e mostrou que a formação de sabão era uma reação química, até então, se pensava que o sabão fosse uma mistura de mecânica de gordura (BORSATO; GALÃO; MOREIRA; 2004). No dia a dia, os sabões desempenham um papel fundamental na limpeza de utensílios, superfícies e roupas. Devido à sua estrutura química, interagem tanto com compostos polares quanto com compostos apolares. A molécula do sabão possui uma cadeia carbônica longa, hidrofóbica, que é solúvel em gorduras e um grupo carboxilato, que é hidrofílico e, portanto, solúvel em água (FELTRE, 2004). O sabão reduz a tensão superficial da água, decorrente das forças de atração (pontes de hidrogênio), e consegue remover a gordura porque a parte apolar interage com os glicerídeos e a extremidade polar interage com a água, formando assim uma partícula do sabão, denominada de micela (PERUZZO; CANTO, 2006). A fabricação de sabão ocorre a partir da hidrólise básica de uma gordura animal ou de um óleo vegetal, sendo a reação conhecida como saponificação. Durante a reação, os triglicerídeos (os ésteres dos óleos ou gorduras) são transformados em sais de ácido carboxílico (sabão) e álcool (glicerol). O sabão de sódio tem a fórmula geral (R-CO-ONa), onde R geralmente é uma cadeia carbônica que contém em média de 12 a 18 átomos (PAVIA, 20009). De acordo com Pereira et al (2018), as matérias-primas utilizadas na fabricação de sabão podem ser classificadas em três tipos: graxas, alcalinas e auxiliares. As matérias graxas podem ser de origem animal (sebo, banha, etc.) ou de origem vegetal (óleos de coco, palma, soja, babaçu, algodão, entre outros). Os principais reativos alcalinos são o hidróxido de sódio (NaOH) e o hidróxido de potássio (KOH), entretanto, o uso do hidróxido de sódio é mais comum, pois o uso hidróxido de potássio na reação resulta em um sabão com características menos consistentes, resultando em um sabão mole (RITTNER, 1995 apud CAOBIANCO, 2015). Já os compostos auxiliares são adicionados aos sabões levando-se em consideração o seu efeito no produto (carga, aumento de dureza, ação umectante, antioxidante, entre outras). Temos como exemplos de componentes auxiliares: amido, cloreto de sódio, carbonato de cálcio, glicerina, corantes, essências, BHT (PEREIRA, 2015; PEREIRA, et al., 2018). O óleo de soja usado na cozinha, quando descartado de forma incorreta, pode gerar graves problemas ao meio ambiente, como contaminação da água e solos. Se despejado no ralo da pia, o óleo pode ocasionar entupimento nas tubulações e posteriormente danos econômicos e ambientais. Contudo, esse resíduo pode ser usado como matéria prima na fabricação de diversos produtos, como por exemplo biodiesel, sabão e tintas a óleo, agregando valor ao mesmo e diminuindo os impactos que o seu descarte incorreto poderá causar no meio ambiente (GIMENES; RAPCHAN, 2018). Reconhecer que os recursos naturais um dia acabarão e que dependemos deles para a conservação do meio ambiente e o crescimento econômico é fundamental para o desenvolvimento sustentável (CAOBIANCO, 2015; VINEYARD; FREITAS, 2014). O Restaurante Universitário (RU) da UFERSA/Angicos produz em média 10 L de óleo residual de frituras por mês e atualmente não utiliza o óleo para uma destinação adequada, sendo na maioria das vezes descartado na própria pia, o que pode acarretar entupimento das tubulações do restaurante, dificultar o tratamento do esgoto e ainda resultar na contaminação de afluentes. Em função disso, o presente trabalho tem como objetivo a fabricação de sabão a partir da reutilização desse óleo, de modo a reduzir custos e gerar benefícios para a universidade. Pretende também analisar a qualidade do sabão obtido de modo a atribuir o uso adequado ao produto.
Material e métodos
2.1 Reagentes, vidrarias e outros materiais a) Insumos da saponificação: óleo de fritura (soja), hidróxido de sódio (NaOH a 98%, Pernambuco Química) e água. O óleo era coletado semanalmente no Restaurante Universitário da UFERSA/Angicos, filtrado para remoção de impurezas, pesado e armazenado em galões de 5 litros até o uso. b) Vidrarias e equipamentos: béquer de 2L, provetas, bastão de vidro e papel filtro, balança analítica (Marte, AW220) e chapa aquecedora (Tecnal, TE- 038). 2.2 Produção do sabão Para a realização dos experimentos, o cálculo da quantidade de NaOH a 98% necessária para a reação de saponificação baseou-se no trabalho de Caobianco (2015), onde foi usada uma proporção de 150 g de base (NaOH) para cada 1000 mL de óleo. Já a quantidade de água utilizada na reação foi equivalente à metade da quantidade de óleo. Após determinada a proporção, o hidróxido de sódio foi pesado e dissolvido em água para o preparo da solução alcalina. Na sequência, o óleo foi transferido para um béquer de 2L e aquecido em uma chapa de aquecimento até 60ºC. Após a temperatura ser atingida, a solução alcalina foi adicionada ao óleo e a mistura foi mantida em constante agitação manual por cerca de 30 minutos, até chegar à uma consistência mais firme. Em seguida, a massa foi transferida ainda quente para formas e a secagem do sabão sucedeu de forma natural. Foram utilizadas formas de diferentes materiais: caixas de leite reutilizadas e formas de silicone com diferentes formatos (Figura 1a e 1b). Após 7 dias, os sabões foram desenformados e cortados. Os testes de qualidade dos sabões foram realizados somente após a completa maturação dos mesmos. 2.3 Análises do sabão Seguiu-se a metodologia proposta por Tescarollo et al., (2015) para avaliar o sabão produzido, a qual consistia em três análises: peso médio das barras, formação de espuma e determinação de pH. Cada teste foi realizado em triplicata e os resultados foram reportados como média seguida do desvio-padrão. 2.3.1 Peso médio das barras Objetiva verificar se os lotes produzidos apresentam uniformidade (em massa). Para cada lote de sabão produzido foram aleatoriamente escolhidas 3 barras de sabão e cada barra foi pesada individualmente em balança analítica (Marte, AW220). 2.3.2 Formação de espumas Para cada lote de sabão produzido, uma amostra foi aleatoriamente separada e a partir dela foram preparadas soluções aquosas a 2%, utilizando água destilada. Em seguida, a solução foi transferida para uma proveta de 100 mL, sendo esta invertida 10 vezes. Logo após, determinou-se a altura (centímetros) da espuma formada (Figura 1c). O ensaio foi conduzido à temperatura ambiente e foram realizados em triplicata para cada amostra. 2.3.3 Determinação do pH Para esta determinação, pesou-se 5g do sabão, acrescentou-se 45mL de água destilada e homogeneizou-se a solução. Utilizando-se um pHmetro (Instruther, PH2000 Versão 8.0) devidamente calibrado, realizou-se as leituras de pH das amostras dos lotes (Figura 1d).
Resultado e discussão
Foram realizados dois ensaios de produção do sabão a partir do óleo residual de
fritura fornecido pelo Restaurante Universitário (RU). O peso médio das barras
de sabão obtido no Ensaio 01 foi de 70,65g ± 0,45 e para o Ensaio 02 foi de
81,07g ± 0,74. Quanto ao pH, foram obtidos valores médios de 11,28 ± 0,07 para o
Ensaio 01 e 11,21 ± 0,26 para o Ensaio 02.
Alguns trabalhos utilizaram óleo residual de fritura como componente na
formulação dos sabões. Caobianco (2015) produziu sabão a partir do óleo vegetal
de frituras, óleo de babaçu e sebo bovino. O autor obteve sabões com pH que
variaram de 9,67 a 10,83, com o peso médio das barras variando de 43,87 a
60,43g. Já Pereira et al. (2018), produziu sabões em barra formulados a partir
do óleo vegetal de frituras e bagaço de azeitona liofilizado, obtendo pH que
variaram de 11,70 a 11,93, com o peso médio das barras variando de 61,47 a
121,42g.
Segundo a Portaria nº 455, de 16 de novembro de 2021 (INMETRO, 2021), o sabão em
barra é o produto para lavagem e limpeza doméstica, formulado à base de sabão,
associado ou não a outros tensoativos. Segundo a Agência Nacional de Vigilância
Sanitária (ANVISA), um dos tipos de classificação do sabão está relacionado aos
riscos que ele pode causar: produtos de Risco I são aqueles cujo valor de pH (na
forma pura à temperatura de 25ºC) seja maior que 2,0 ou menor que 11,5. Já os
produtos de Risco II compreendem os saneantes domissanitários e afins que sejam
cáusticos, corrosivos, cujo valor de pH (na forma pura à temperatura de 25º C)
seja igual ou menor que 2,0 e igual ou maior que 11,5. Logo, tendo em vista essa
classificação, os sabões obtidos podem ser classificados na categoria de Risco
I, uma vez que o pH dos mesmos ficou abaixo de 11,5.
De acordo com Uchimura (2021), o pH ideal de sabões destinados a limpeza
da pele é entre 6,5 e 8,5, isto é, próximo da neutralidade. Para a limpeza de
roupas, recomenda-se um pH próximo de 10,0, já para a limpeza de roupas e
tecidos contaminados o pH pode ser 12,0. Levando em consideração esses valores,
os produtos obtidos se enquadram como sabões para limpeza de roupas e tecidos.
Quanto a formação de espuma, segundo Caobianco (2015), a mesma está associada ao
poder de limpeza do sabão. A verificação da altura das espumas na proveta foram:
a) Ensaio 01: no tempo 0 minutos, o nível de espuma atingiu 9,9 cm ± 0,47; b)
Ensaio 02: no tempo 0 minutos, o ponto máximo de espuma chegou a 10,8 cm ± 0,44.
As espumas em ambos os ensaios eram estáveis e não se desmancharam após alguns
minutos de repouso.
O Restaurante Universitário da UFERSA/Angicos produz em média 10 L de
óleo residual de frituras por mês. Com esse volume coletado é possível produzir
cerca de 15 kg de sabão em barra ao mês. A UFERSA adquire mensalmente cerca de
10 kg de sabão em barra a um preço médio de 10,75 reais/Kg. O custo para
produção das barras de sabão utilizando o óleo doado pelo RU foi de 1,30
reais/Kg, o que representaria uma economia para a Universidade de cerca de 88%,
caso a mesma passasse a adotar a produção contínua ao invés da compra do sabão
comercial.
a) Sabão sendo enformado em formas de \r\nsilicone; b) Sabão desenformado de caixas de leite \r\ne cortado;\r\nFonte: autoria própria (2023). \r\n
a) Teste de espuma; b) Teste de pH;\r\nFonte: autoria própria (2023). \r\n
Conclusões
O sabão produzido (todos os lotes) a partir do óleo residual de fritura do Restaurante Universitário da UFERSA/Angicos apresentou pH variando entre 11,21 e 11,28, o que de acordo com as diretrizes da ANVISA (2010), o classificam como sendo de Risco 1, sendo seguro para o uso e indicado para limpeza de roupas e tecidos. O sabão produzido apresentou formação de espuma adequada e peso médio das barras variando de 70,65 a 81,07g. Além de uma destinação ambientalmente mais correta para o óleo residual de fritura do RU, a produção de sabão a partir desse resíduo se mostrou economicamente vantajosa para o Campus, com a possibilidade de uma economia de 88%, caso o processo de produção do sabão passe a ser contínuo. Além da redução de custos, essa ação ainda contribui para evitar problemas de entupimento na tubulação do restaurante, minimizando os riscos de poluição do solo, águas e esgotos e ainda torna a universidade mais sustentável.
Agradecimentos
À UFERSA/campus de Angicos/RN e ao restaurante universitário pelo fornecimento do óleo residual de fritura usado no trabalho.
Referências
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