66ª Reunião Anual da SBPC

Resumo aceito para apresentação na 66ª Reunião Anual da SBPC pela(o): SBPC - SOCIEDADE BRASILEIRA PARA O PROGRESSO DA CIÊNCIA

A. Ciências Exatas e da Terra - 4. Química - 1. Química

PREPARAÇÃO DE BIOCATALISADOR À BASE DE Fe3+ ATIVADO EM MATRIZ HÍBRIDA DE QUITOSANA E SUA APLICAÇÃO NA SÍNTESE DE BIOLUBRIFICANTE

ANDERSON DE OLIVEIRA ABREU DA SILVA - UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ - UECE ANTONIA FÁDIA VALENTIM DE AMORIM - Orientadora/ UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ - UECE SÔNIA MARIA COSTA SIQUEIRA - UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ - UECE LILLIAN MARIA UCHÔA DUTRA - UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ - UFC NÁGILA MARIA PONTES SILVA RICARDO - UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ - UFC

INTRODUÇÃO:

Catalisadores básicos homogêneos podem dificultar o processo de purificação do produto final de uma reação de transesterificação de óleos vegetais, que é o principal método por meio do qual se obtém biodiesel e potenciais biolubrificantes, alternativas renováveis a produtos petroquímicos. Nesse contexto, o desenvolvimento de novos materiais com estruturas organizadas, ampla área superficial e grande acessibilidade de poros, tais como as matrizes híbridas do biopolímero quitosana, tem evoluído consideravelmente, tendo em vista as suas aplicações em catálise heterogênea. Quitosana, um biopolímero proveniente da desacetilação da quitina, é o segundo polímero mais abundante na natureza, depois da celulose. É um produto natural, de baixo custo, renovável e biodegradável, de grande importância econômica e ambiental. As principais fontes de obtenção desse biopolímero são carapaças de crustáceos, como caranguejo, lagosta, siri, camarão, que são resíduos da indústria pesqueira. Os grupos aminos livres na cadeia de quitosana tornam esse biopolímero um excelente material para a complexação de íons metálicos, a exemplo do Fe3+.

OBJETIVO DO TRABALHO:

Este trabalho objetivou sintetizar um catalisador metálico em uma matriz híbrida de quitosana/sílica, que, por sua vez, foi sintetizada pela técnica sol-gel. A eficiência catalítica do referido catalisador foi testada em reações de esterificação do ácido oleico com o 2-etil-hexanol, com vista à obtenção de um potencial biolubrificante.

MÉTODOS:

A matriz híbrida quitosana/SiO2 foi preparada pela técnica sol-gel, que é um método onde um precursor alcóxido de um metal ou semimetal provoca a formação de uma mistura coloidal, denominada de “sol”. O precursor usado foi o tetraetilortossilicato (TEOS). Íons ferro foram complexados a essa matriz através de uma solução de cloreto de ferro (III) hexa-hidratado. O catalisador resultante desse processo de preparação foi caracterizado por Espectroscopia na Região do Infravermelho com Transformadas de Fourier (FTIR) e Análise Termogravimétrica (ATG), e sua eficiência catalítica foi testada em reações de esterificação do ácido oleico com o 2-etil-hexanol, para síntese de um potencial biolubrificante. O produto obtido foi caracterizado por Ressonância Magnética Nuclear (RMN) de 1H, comprovando, portanto, a formação do potencial biolubrificante e, por conseguinte, a eficiência do biocatalisador sintetizado. O desenvolvimento dessa pesquisa demandou o uso de reagentes de caráter analítico, e os experimentos foram realizados no Laboratório de Biotecnologia localizado no Parque de Desenvolvimento Tecnológico (PADETEC - UFC), no Laboratório de Polímeros e Inovação de Materiais (LabPIM – UFC) e na Universidade Estadual do Ceará (UECE).

RESULTADOS E DISCUSSÃO:

No caso do catalisador, o sucesso na técnica sol-gel influenciou em ampla medida a natureza do sistema catalítico preparado, e o seu bom desempenho foi reflexo da superfície de suas partículas. Por meio do espectro FTIR do catalisador obtido pela complexação entre íons ferro e a matriz híbrida de quitosana, observou-se a banda característica da quitosana em 3438 cm-1, relativa a υO-H e υN-H. Ainda através do espectro, foi possível notar a banda intensa de Si – O que ocorre em 1150 cm-1, devido à vibração longitudinal do SiO2 fora de fase. Em 800 cm-1, houve outra banda relativa a SiO2, que foi provocada pela vibração angular do SiO2. Isto é, o espectro corroborou a formação da matriz híbrida de quitosana e sílica. Em relação à complexação da quitosana com íons ferro, o estiramento axial da ligação Fe-N ocorreu em 474 cm-1, o que demonstrou a interação do ferro com o suporte híbrido. Por fim, em torno de 1000 cm-1, encontrou-se o pico referente a estiramento C-O de álcool primário. A curva de ATG do catalisador exibiu quatro estágios de degradação térmica, os quais tornaram possível afirmar que a catálise, seguramente, só poderia acontecer a temperaturas inferiores a 210oC, dada a forte degradação experimentada pelo catalisador a partir de então. O RMN de 1H não permitiu que se quantificasse a tímida conversão de ácido em éster. Em contrapartida, notou-se, através dele, que houve a formação de éster após as seis horas de reação, pois foram evidentes a presença de picos na região de deslocamento químico (δ) de hidrogênios ligados a um átomo de carbono adjacente a oxigênio de éster, que ocorre entre δ 3,3 e δ 3,9 ppm, e o aumento do número de sinais na região alifática, em baixos deslocamentos químicos.

CONCLUSÕES:

Ainda que com vista à redução de impactos ecológicos, o processo de produção de ésteres de cadeia longa com propriedades lubrificantes, realizado predominantemente mediante reações catalisadas pela técnica homogênea e alcalina, é bastante limitado no que diz respeito à competitividade com a produção de lubrificantes de origem mineral. Este trabalho, porém, proporcionou uma alternativa à utilização de catalisadores homogêneos básicos, eliminando etapas de separação e purificação dos produtos de esterificação. Por ser insolúvel e, por conseguinte, propiciar a catálise heterogênea, o catalisador obtido foi facilmente separado do meio reacional, o que implicou reaproveitamento do mesmo e redução dos custos de produção graças à formação de ésteres com um maior grau de pureza. Além disso, considerando seus constituintes, esse material catalítico possuía características ambientalmente inofensivas, tais como biodegradabilidade e baixa toxidade.

Palavras-chave: Biocatalisador, Quitosana, Matriz Híbrida.