Desenvolvimento de nanofibras à base de quitosana para aplicação na biossorção de pigmentos do glicerol provenientes do biodiesel
Autor: Bruna Silva de Farias (Currículo Lattes)
Resumo
A quitosana é um biopolímero reconhecido devido à sua capacidade de adsorver moléculas de pigmentos e íons. Entretanto, a quitosana usualmente apresenta baixa área superficial específica, o que restringe o acesso à parte dos sítios de adsorção. Neste sentido, o desenvolvimento de nanomateriais à base de quitosana permite a obtenção de biomateriais com propriedades distintas, como elevada relação entre a área superficial e o volume. Além disto, a fim de potencializar as propriedades dos biossorventes, o estudo de nanofibras de quitosana na forma compósita ou de blenda com outros polímeros, como o óxido de polietileno (PEO), tem recebido destaque. Neste sentido, a nanofibra à base de quitosana (Q-N) pode ser um promissor biossorvente para ser aplicado no processo de purificação do glicerol proveniente da produção de biodiesel, a fim de aumentar o valor agregado deste subproduto. Desta forma, o objetivo do presente trabalho foi desenvolver nanofibras de quitosana e PEO, visando aplicá-las como biossorventes na operação de biossorção de pigmentos presentes no glicerol industrial pré-tratado. A quitina foi obtida a partir de resíduos de camarão (Penaeus brasiliensis) e a quitosana em pó foi produzida através da desacetilação alcalina da quitina, seguida de purificação e secagem. A quitosana foi caracterizada quanto sua massa molar média viscosimétrica e grau de desacetilação, respectivamente, através dos métodos viscosimétrico e titulação potenciométrica linear. Foram desenvolvidas nanofibras constituídas por quitosana (5%, m/v) e PEO (3%, m/v). As nanofibras foram caracterizadas quanto a sua morfologia por microscopia eletrônica de varredura (MEV); características estruturais por espectroscopia de infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR); e propriedades térmicas através de calorímetro varredura diferencial (DSC) e análise termogravimétrica (TGA). Posteriormente, foi realizado o estudo de biossorção em batelada dos pigmentos presentes no glicerol. A eficiência do biossorvente (Q-N) foi avaliada através da comparação com os biossorventes pó de quitosana (Q-P) e filme de quitosana (Q-F). A cinética de biossorção foi estudada utilizando os modelos de pseudoprimeira ordem, pseudossegunda ordem e Elovich. O estudo de equilíbrio foi realizado utilizando as isotermas de Freundlich e BET. O estudo termodinâmico foi efetuado a partir de variações da energia livre de Gibbs, da entalpia, da entropia e do calor isostérico. Os resultados indicaram que a quitosana produzida apresentou massa molar viscosimétrica média e grau de desacetilação de 150 kDa e 87%, respectivamente. O biossorvente Q-N apresentou fibras com diâmetro médio de 526 nm e os grupos funcionais da quitosana permaneceram de forma integra. A interação entre a quitosana e o PEO resultou na formação de uma blenda polimérica. Na operação de biossorção, o biossorvente Q-N apresentou capacidade de adsorção relativa no equilíbrio de aproximadamente 400% e 200% maior que as dos biossorventes Q-P e Q-F, respectivamente. A isoterma de BET foi a que melhor representou os dados experimentais de equilíbrio, indicando a biossorção em multicamada. O processo foi espontâneo, favorável, exotérmico e com heterogeneidade energética nos sítios de adsorção. Desta forma, o presente trabalhou desenvolveu um potencial nanobiossorvente para ser aplicado na etapa final de purificação do glicerol.