Biocompósitos de poliuretano a base de óleo de mamona (Ricinus Communis) contendo resíduos agroindustriais para adsorção de compostos orgânicos

Abstract

A poluição por derramamento de contaminantes em mares, rios, lagos pela indústria química e transporte leva a um grave problema ambiental. Para tentar solucionar esse problema, avanço dos materiais hidrofóbicos e oleofílicos a partir de materiais sustentáveis e recursos renováveis é de grande atenção comercial e acadêmica para adsorção e separação de óleo/água. O objetivo desse trabalho foi desenvolver e caracterizar biocompósitos de poliuretano a base de óleo de mamona reforçados com resíduos de bagaço de malte e/ou acerola para adsorção/separação de diversos óleos/solventes orgânicos. Os resíduos foram pré-tratados, secos em estufa a 60°C e peneiradas em peneiras de Tyler 60 e 16. Foram utilizados nos experimentos de adsorção óleo de motor, diesel S10 e S500, querosene, acetato de etila, clorofórmio e diclorometano. Os biocompósitos foram obtidos pela mistura em massa, do poliol com o pré-polímero (1:1) e reforçados nas proporções de 5, 10, 15 e 20% m/m com os resíduos, durante 30 segundos. Os materiais desenvolvidos foram caracterizados pelas técnicas de espectroscopia de infravermelho (IR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (TGA), ângulo de contato (AC) e densidade específica (DE). A capacidade de adsorção da espuma e biocompósitos foram avaliados em função do teor de resíduo de 5 a 20%, em 60 minutos em um sistema estático. A cinética de adsorção dos biocompósitos foram avaliados de 5 a 180 minutos em um sistema estático e heterogêneo. Para representar os dados experimentais foram avaliados os modelos de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem. Para avaliar a capacidade de reutilização e recuperabilidade de contaminantes foram aplicados métodos de reciclo nos biocompósitos. O método para recuperação contínua de contaminantes em soluções aquosas consistiu em experimentos de remoção por sucção adaptado ao dispositivo de coleta de óleo por bombeamento à vácuo. A durabilidade da espuma e biocompósitos foram avaliadas através de simulações em ambientes ácidos, salinos, alcalinos e com irradiação UV. A superfície dos biocompósitos evidenciaram que são hidrofóbicas com ângulos de contato de água e óleo em torno de ≈114-144°. Os resultados de adsorção foram ≈33 vezes o seu próprio peso e demonstraram que a adição dos resíduos aumentou a capacidade de adsorção e com o decorrer do tempo de contato comprovado pelas modelagens cinéticas. Foi verificada a eficiência na separação de óleo/água em sistema de sucção a vácuo em até 80 segundos. Os experimentos em ambientes complexos mostraram boa estabilidade. Diante dos resultados foi verificado que a melhor composição para adsorver óleos/solventes orgânicos em água foi o biocompósito com 20% de resíduo de acerola e poderá ser utilizado na indústria química e de petróleo em acidentes marítimos. Este biocompósito é o primeiro protótipo a ser utilizado com resíduos de bagaço de malte e acerola tornando-se referência para trabalhos futuros.