acetato de celulose a partir da casca de arroz

7/17/2019 Acetato de Celulose a Partir Da Casca de Arroz

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Obteno de acetato de celulose a partir da casca de arroz

(Oryza sativa)

Bruna Pinto 1

Greice Calloni 2

Schana Andria da Silva3

Resumo

No presente trabalho, estudou-se a sntese e a caracterizao de acetato de celulose, umplstico biodegradvel, a partir da casca de arroz, uma fonte alternativa de matria-primacelulsica. Alm da produo do polmero, o objetivo deste estudo foi gerar benefcioeconmico e ambiental por meio da agregao de valor a um resduo agrcola e suatransformao em bens de consumo. Foram testados diferentes mtodos de purificaoe de acetilao da casca de arroz, a fim de obter o plstico desejado. A tcnica utilizadapara a caracterizao do material produzido foi Espectrometria no Infravermelho comransformada de Fourier. Os resultados foram comparados com o produto comercial e,assim, confirmou-se a obteno de acetato de celulose a partir da casca de arroz. Procurou-se, tambm, otimizar o processo de produo desse polmero atravs da recuperao deresduos. Essas implicaes demostram o desenvolvimento de uma rota alternativa para aobteno de acetato de celulose.

Palavras-chave:Casca de arroz. Plstico biodegradvel. Acetato de celulose.

Abstract

In the present work, it was studied the synthesis and the characterization of cellulose acetate,a biodegradable plastic, from rice husk, an alternative source of cellulosic raw material.Besides the production of the polymer, the objective of this study was to generate economic andenvironmental benefit by adding value to an agricultural waste and turning it into consumergoods. It was tested different methods of purification and acetylation of rice husk, in orderto obtain the desired plastic. Te technique used to characterize the material produced wasFourier ransform Infrared Spectrometry. Te results were compared with the commercialproduct, and that way, it was confirmed the production of cellulose acetate from rice husk.It was also sought to optimize the production process of this polymer through the use of theresidues. Tese implications demonstrate the development of an alternative route for obtainingcellulose acetate.

Keywords: Rice husk. Biodegradable plastic.Cellulose acetate.

1 Aluna do curso cnico em Qumica pela Fundao Escola cnica Liberato Salzano Vieira da Cunha (FELSVC), Novo Hamburgo, RS,Brasil. E-mail: [email protected] Aluna do curso cnico em Qumica pela Fundao Escola cnica Liberato Salzano Vieira da Cunha (FELSVC), Novo Hamburgo, RS.E-mail: [email protected] Mestre em Engenharia Qumica pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Porto Alegre, RS e professora da FundaoEscola cnica Liberato Salzano Vieira da Cunha (FELSVC), Novo Hamburgo, RS. E-mail: [email protected]

Artigo recebido em 12.12.2012 e aceito em 10.05.2013.


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Revista Liberato,Novo Hamburgo, v. 14, n. 21, p. 01-112, jan./jun. 2013.

PINTO, B.; CALLONI, G.; SILVA, S. A.

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1 Introduo

O estudo em torno da produo bio-tecnolgica de materiais polimricos, a par-tir de fontes alternativas de matria-prima,tem se tornado cada vez mais importante,por figurar uma tecnologia menos agressivaao meio ambiente. Os resduos lignocelul-sicos agroindustriais possuem baixo valoreconmico e sua transformao em bens deconsumo contribui para o desenvolvimentosustentvel.

O arroz um dos cereais mais produ-zidos e consumidos no mundo, caracte-

rizando-se como principal alimento paramais da metade da populao (WALER;MARCHEZAN; AVILA, 2007). O Brasil um dos maiores produtores mundiais dearroz o qual cultivado em todas as regi-es, sob diversos ecossistemas, tanto emterras altas como em vrzeas (IBGE, 2012).Durante o beneficiamento desse cereal, sogerados grandes quantidades de casca, jque essa representa cerca de 22% do peso dogro. O acmulo de tais resduos pode acar-

retar em problemas de origem ambiental,uma vez que, por sua lenta biodegradao,permanecem inalterados na natureza porlongos perodos de tempo (NEO, 2006).

No que se refere composio da cascade arroz, ela apresenta um teor de cinzas de13,2 a 21,0%. Essas cinzas geralmente con-tm 80-90% de slica (SiO

2), e o restante so

compostos inorgnicos. Contudo, os princi-pais componentes orgnicos so a celulose, ahemicelulose e a lignina, representando um

teor de 34,5 a 45,9%. O material remanes-cente composto por protenas, gorduras ecarboidratos. Entre suas caractersticas, esta abrasividade, a fibrosidade e o baixo teorde nutrientes em sua composio (NIZKE;BIEDRZYCKI, 2012).

A forma de destino mais aplicada casca de arroz a compostagem, ou seja,sua deposio em solos. No entanto, essemtodo representa um problema, tanto pelo

tempo necessrio para a decomposio dacasca, cerca de 5 anos, quanto pelo grande

volume de metano (CH4

) emanado duranteesse processo, o qual contribui para o efeitoestufa. Alm disso, a casca apresenta baixadensidade, necessitando de uma grande reapara sua disposio (MAYER; HOFFANN;RUPPENHAL, 2006). Outro destino dado casca de arroz a queima, emitindo gran-des quantidades de CO e CO

2e gerando cin-

zas que, de acordo com a FEPAM (2011),so caracterizadas como fonte de poluioe contaminao, vindo a impactar o meioambiente e a sade pblica da populao,

quando passveis de aes inadequadas degerenciamento.

Souza (2012) desenvolveu estudos rela-cionados utilizao da casca de arroz paraconfeco de chapas aglomeradas. No entan-to, o emprego desse material proporcionoureduo da resistncia fsica e mecnica daschapas. H estudos relacionados ao aprovei-tamento das cinzas da casca de arroz, ou seja,do material inorgnico, formado basicamen-te por slica, resultante da combusto da cas-

ca. Tashima et al.(2011) relatam a utiliza-o das cinzas na construo civil.

Com a inteno de melhorar o aprovei-tamento da casca de arroz, atravs do apro-

veitamento da celulose contida nesse mate-rial, o presente trabalho visa agregar valor aesse resduo agrcola pela sua transformaoem bens de consumo, de forma que constituauma alternativa sustentvel. Desse modo, foiestudado a obteno de um plstico, o aceta-to de celulose, a partir da casca de arroz.

O acetato de celulose um polmerobiodegradvel de grande importncia comer-cial, devido a sua larga aplicao em fiospara a indstria txtil, filtros, filmes fotogr-ficos transparentes, pigmentados, materiaisplsticos, cpsulas para a indstria farma-cutica, entre outros (SENNA; MENEZES;BOARO, 2011). A forma mais comum deproduzir o acetato de celulose a partir damadeira. Porm, o uso dessa matria-prima


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apresenta inconvenientes como o elevadocusto de processamento industrial, o tem-po necessrio para que as rvores estejamem condies adequadas para produo decelulose, alm dos danos causados ao meioambiente pela gerao de efluentes e desma-tamento (FRADE, 2011). A figura 1 apresen-ta a estrutura da unidade qumica repetidado polmero acetato de celulose.

celulose. Suas propriedades trmicas, fsicas,mecnicas e qumicas esto em funoda extenso e do grau de substituio dosgrupos hidroxilas. No triacetato de celulose,so substitudas as trs hidroxilas presentesna cadeia polimrica por grupos acetila,

j no diacetato de celulose substituem-seapenas duas. Em relao s propriedadesdesses materiais, verifica-se que o triacetato solvel em solventes clorados, enquantoque o diacetato apresenta maior facilidadede processamento, solvel em solventescomuns, como a acetona, e possui maiorutilizao industrial. Sendo assim, de

extrema importncia o conhecimento dograu de substituio, pois o mesmo influencianas propriedades nos derivados de celulose.

2 Materiais e mtodos

2.1 Materiais utilizados

A casca de arroz da safra 2010/11, con-cedida pela Cooperativa Rizcola PitangueirasLtda. (CORIPIL), Rio Grande do Sul, Brasil.

Os reagentes empregados, todos com quali-dade P.A., foram anidrido actico, cido ac-tico glacial, cido sulfrico (95-99%), lcooletlico (95%), cido ntrico (65%), acetona,hexano e lentilhas de hidrxido de sdio(98%). Essas substncias foram fornecidaspela Fundao Escola cnica Liberato Salza-no Vieira da Cunha em Novo Hamburgo.

2.2 Mtodos

2.2.1 Purificao da casca

Foram testados cinco mtodos de puri-ficao da casca de arroz. Os mtodos ini-cialmente testados visavam identificar seseria possvel obter acetato de celulose sema remoo da lignina presente na casca, deforma que a mesma ficasse incorporada aopolmero. Os dois ltimos mtodos de puri-ficao da casca de arroz executados obje-

Figura 1: Estrutura do acetato de celuloseFonte: Wikipedia (2009).

Para a produo do acetato de celulo-se, as hidroxilas livres das unidades de gli-cose, presentes na celulose, sofrem reao

de esterificao com anidrido actico. Nessareao, tambm so empregados o cido ac-tico como solvente e ativador para reao eum cido forte como catalisador como, porexemplo, o cido sulfrico. (FRIGONI et al.,2008). O acetato de celulose pode ser obtidoatravs da reao de acetilao da celulosepelo mtodo homogneo ou heterogneo.Ambos os mtodos utilizam os reagentescitados acima. A diferena principal entreos mtodos que o meio heterogneo utili-

za um agente no inchante, como o tolueno,que mantm a estrutura fibrosa da celulose.J a acetilao homognea no utiliza esseagente, e a celulose solubilizada no meioreacional, o que causa mudanas na morfo-logia das fibras da celulose (SASSI; CHAN-ZY, 1995 apudFRIGONI,2008).

Segundo Senna, Menezes e Botato(2013), o acetato de celulose o ster orgnicode maior importncia produzido a partir da


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tivavam a remoo da lignina e de outrosextrativos. Os mtodos empregados estoabaixo descritos em ordem crescente de efi-cincia quanto retirada de impurezas.

2.2.1.1 Purificao IEste mtodo consiste apenas em realizar

uma lavagem com gua destilada e posteriorsecagem em estufa a 105, durante 2 horas.

2.2.1.2 Purificao IIEste mtodo consiste na lavagem do ma-

terial com gua e posterior secagem do mes-mo em estufa, assim como na purificao I,

citada anteriormente. Em seguida, a casca foisubmetida a refluxo, utilizando hexano em

volume suficiente, para cobrir toda a massade casca. Foi testada a utilizao de hexano, afim de remover substncias apolares presentesna casca, como lipdios, por exemplo. O pro-cedimento foi executado em balo de fundochato, sob aquecimento, juntamente com umacoluna de condensao. Feito isso, a casca foifiltrada, lavada e seca em estufa a 100C, du-rante 2 horas.

2.2.1.3 Purificao IIIEste mtodo foi efetuado em duas eta-

pas. A primeira etapa refere-se ao mesmoprocedimento descrito na Purificao II.Aps a etapa do refluxo, adicionou-se cascasoluo aquosa de hidrxido de sdio 1,00 Me, em seguida, o material foi levado autocla-

ve por 45 minutos. O uso dessa soluo temcomo finalidade remover a lignina, silicatossolveis, pectinas (heteropolissacardeos) e

outras impurezas presentes na casca (KALIAet al., 2011). A casca foi filtrada, lavada comgua e seca em estufa a 100C, durante cercade 2 horas.

2.2.1.4 Purificao IVO mtodo descrito a seguir foi baseado

em Meirelles (2007). Adicionou-se gua des-tilada casca seca e deixou-se em repousopor 1 hora. Depois de transcorrido o tempo,

o sistema foi filtrado. Adicionou-se soluode hidrxido de sdio 0,25 M e, aps 18horas, removeu-se a soluo do meio. Emseguida, a casca foi colocada em refluxo comtrs pores sucessivas de uma mistura de20% v/v de cido ntrico e etanol, com quan-tidade suficiente para cobrir toda a massapresente. A cada hora, a mistura reacionalfoi trocada, removendo-se o lquido sobre-nadante e adicionando os reagentes puros.Nessa etapa, a mistura cida tem a funode eliminar os extrativos presentes na casca,como carboidratos, cidos, ligninas, cinzase acares (CANILHA et al., 2007). Ao tr-

mino da realizao dos refluxos, a casca foilavada com gua deionizada e colocada parasecar em estufa a 100C por cerca de 2 horas.

2.2.1.5 Purificao VO mtodo de purificao foi baseado

em Meireles (2007) e Reis et al. (2009).Primeiramente, fez-se uma simples lavagemda casca de arroz com gua e filtrou-se amesma. Foi adicionada soluo de hidrxidode sdio 1,25 M, e o sistema foi colocado

em autoclave, sob presso de 2 atmosferaspor 45 minutos. Em seguida, retirou-se olquido sobrenadante e a casca foi colocadaem refluxo com trs pores sucessivas deuma mistura de 20% v/v de cido ntricoe etanol, com quantidade suficiente paracobrir toda a massa presente. A cada hora,a mistura reacional foi trocada, removendo-se o lquido sobrenadante e adicionando osreagentes puros. Ao trmino da realizaodos refluxos, a casca foi lavada com gua

deionizada e colocada para secar em estufa a100C por cerca de 2 horas.

2.2.2 Obteno do acetato de celulose

Foram testados trs mtodos de obten-o de acetato de celulose, sendo uma das re-aes para obteno do derivado diacetiladoe as demais para o derivado triacetilado. Ve-rificou-se a eficincia quanto ao rendimento


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al. O material foi seco em estufa 45C por cer-ca de 6 horas. O procedimento aplicado, paraobteno do triacetato de celulose, foi basea-do em mtodo descrito por Meireles (2007).

2.2.2.3 Produo do diacetato de celulose

Para produzir o diacetato de celulose,utilizou-se uma variao do procedimentode produo do triacetato de celulose. Antesda etapa de adio de gua, para parar a rea-o, adicionou-se, lentamente, uma misturacontendo 10 mL de cido actico, 10 mL degua e 0,75 mL de cido sulfrico ao meioreacional. O frasco foi imerso em um banhode gua a 80 C por 10 minutos, e, aps esseperodo, adicionou-se gua mistura, paraprecipitar o diacetato de celulose, o qual foi

filtrado e lavado para remover o excesso decidos e, ento, seco em estuda a 45C porcerca de 6 horas.Esse mtodo foi realizadode acordo em Cerqueira et al.(2010).

2.2.3 Recuperao dos resduos

Uma vez determinado, entre os mtodostestados, o mais adequado para purificaoda casca de arroz e obteno de acetato decelulose, foi realizado um estudo para a re-

cuperao dos resduos gerados. Foram ava-liados os resduos provenientes do mtodode purificao V e do mtodo de obteno B.

O primeiro resduo gerado o lquidoresultante da autoclavagem da casca com asoluo de hidrxido de sdio, o qual com-posto, principalmente, por lignina, slica egua. Essa mistura foi colocada em estufa a105C, durante 3 horas. Com o material sli-do resultante, foi realizada a anlise de poder

2.2.2.1 Sntese do Acetato de Celulose adap-tado de Bhrer (Obteno A)

Pesou-se 1g da casca de arroz purifica-da e adicionou-se 9,5 mL de cido acticoglacial, 4,6 mL de anidrido actico e, final-mente, adicionou-se lentamente 2,7 mL de

cido sulfrico concentrado. O sistema foicolocado no agitador orbital, sob rotao de170 rpm e temperatura de 25C. Depois decompletadas 6 horas de reao, foi adicio-nada gua deionizada, at que no houvessemais a formao de precipitado. Filtrou-se amistura a vcuo, lavando com gua destila-da, para retirar o excesso de cido remanes-cente. O material foi seco em estufa 45C porcerca de 6 horas. Esse mtodo de obtenofoi baseado em Bhrer (1966).

2.2.2.2 Sntese do Acetato de Celulose adap-tado de Meireles (Obteno B)

Para a produo do triacetato de celulo-se, adicionou-se 15 mL de cido actico gla-cial a 1 g de casca purificada. Agitouse por30 minutos, usando um agitador orbital, sobrotao de 170 rpm e temperatura de 25C.Em seguida, adicionou-se uma soluo con-tendo 0,1 mL de H

2SO

4concentrado em 6,6

mL de cido actico glacial, e agitouse por

15 minutos nas mesmas condies. Retirouse o lquido sobrenadante e a esse se adicio-nou 15 mL de anidrido actico, agitouse eretornou-se ao frasco inicial com a casca. Asoluo foi agitada por mais 30 minutos e dei-xada em repouso. Aps 24 horas, adicionouse gua destilada ao meio reacional at queno houvesse mais a formao de precipita-do. Filtrou-se a mistura a vcuo, lavando comgua destilada para remoo de cido residu-

e qualidade do polmero formado. A dife-rena entre eles consiste na adio de dife-rentes quantidades de reagentes e no tempode reao.

A equao da reao qumica (1), paraobteno de acetato de celulose, exibidaabaixo e est de acordo com Shreve e Brink(1997, p. 553):

(1)


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calorfico superior, a fim de verificar a pos-sibilidade de sua utilizao como combus-tvel. A anlise foi realizada no Laboratriode Anlise de Carvo e Rochas Geradorasde Petrleo no Instituto de Geocincias daUniversidade Federal do Rio Grande do Sul(UFRGS), localizada em Porto Alegre RS,e o equipamento utilizado foi Bomba Calori-mtrica da marca IKA, modelo C2000 Basic.

Com a soluo resultante do refluxo,com cido ntrico e etanol, foi realizada umadestilao para recuperao do etanol. O des-tilado obtido foi analisado, atravs de mediode pH em potencimetro marca Bel, modelo

W3B, a fim de verificar a quantidade de cidontrico recuperado e, assim, propor a corretareutilizao dessa soluo. Foi testado o usodo solvente recuperado na mesma etapa emque empregado incialmente, isto , aps apurificao de casca de arroz pelo processo deautoclavagem com hidrxido de sdio.

A soluo cida proveniente da filtra-o do sistema que contm o polmero. Essasoluo uma mistura composta por cidoactico, gua e cido sulfrico, uma vez que

o anidrido actico, que, por ventura, no foiconsumido na reao, transforma-se em cidoactico pela adio de gua. Verificouse naliteratura (SHREVE; BRINK, 1997), que esseresduo recuperado durante o processo in-dustrial de fabricao do acetato de celulose,sendo desnecessrio testar sua recuperao.

2.3 Caracterizaes

2.3.1 Determinao do teor de celulose na

casca de arroz

A anlise foi conduzida nos laboratriosde Qumica da Fundao Escola cnica Li-berato Salzano Vieira da Cunha. O procedi-mento empregado, o qual permite quantificaro teor de celulose e cinzas presentes na cascade arroz, est baseado em Rodrigues (2010).Foi adicionado reagente cido (72,73% de ci-do actico glacial, 18,18% de gua destilada e

9,09% de cido ntrico concentrado) em umtubo de ensaio contendo, aproximadamente,1 g de casca de arroz seca. O tubo de ensaio foilevado ao banho-maria, durante 30 minutos,para fazer a digesto e, em seguida, adicio-nou-se lcool etlico e deixou-se esfriar. Apsa realizao da filtrao a vcuo, o slido foilavado com etanol quente, tolueno quente e,finalmente, com ter sulfrico. Em seguida, omaterial (amostra e papel de filtro) foi transfe-rido para um cadinho previamente calcinado.Esse sistema foi levado estufa a 105C, parasecar durante 4 horas. Depois de transcorri-do o tempo, o conjunto (cadinho + celulose +

minerais + papel de filtro) foi pesado. E, final-mente, incinerou-se em forno mufla a 550C.A anlise foi executada em triplicata. Foi pos-svel determinar o percentual de celulose e decinzas, aplicando-se a equao 2:

onde,- Mi = massa do cadinho + papel + amostra,- P = massa do papel de filtro (papel quanti-

tativo),- Mf = massa do cadinho+ cinzas,- mA = massa da amostra.

2.3.2 Espectroscopia na regio do Infraver-melho com ransformada de Fourier (FIR)

Essa anlise foi realizada no equipamen-to Perkin Elmer Spectrum GX F-IR Systemdo laboratrio de Qumica da empresa PPGIndustrial do Brasil, Gravata RS. Foram

confeccionadas pastilhas do material em estu-do, com brometo de potssio (KBr), as quaisforam analisadas na regio de 4000 a 400 cm-1.

3 Resultados e discusses

3.1 Determinao da composio da casca dearroz

Os valores encontrados experimental-mente, para a composio da casca de arroz,

(2)


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42,46%

15,54%

42,00%

Celulose

Cinzas

Outros

Figura 2: Composio da casca de arrozFonte: As autoras (2012).

3.2 Processos de purificao da casca de arroz e obteno de acetato de celulose

Os resultados para os diferentes mtodos aplicados, para purificao da casca de arroz eobteno do acetato de celulose, esto descritos na tabela 1.

abela 1: Resultados obtidos com a utilizao de diferentes mtodos de transformao da casca de arroz emacetato de celulose (AC) Mtodo de

produo de AC

Processo

de purifcao

da casca de arroz

Obteno A Obteno B

Purifcao I No produzido AC No testado

Purifcao II No produzido AC No testado

Purifcao III No produzido AC No testado

Purifcao IV Produzido AC Produzido AC

Purifcao V Produzido AC Produzido AC

Fonte: As autoras (2012).Os mtodos de purificao I, II e III de-

monstraram ser ineficientes para purificaoda casca de arroz, j que no foi possvel obteracetato de celulose, a partir de sua utilizao.Pode-se atribuir esse resultado ao fato de queesses processos no propiciam a remoo dalignina, substncia que confere rigidez cas-ca e mantm as cadeias celulsicas unidas.Segundo Souza (2007), no processamento da

madeira para obteno de celulose, a etapaque dissolve a lignina envolve uma soluoaquosa alcalina, contendo hidrxido de s-dio (NaOH) e sulfeto de sdio (Na

2S), pres-

ses altas e temperatura entre 110 e 120C.Alm disso, segundo o mesmo autor, faz-senecessrio uma etapa adicional, para oxidaro residual de lignina que ainda persiste. Essaetapa chamada de branqueamento, a qual

esto dispostos na figura 2. Os resultados es-to dentro do esperado, uma vez que foramsemelhantes aos encontrados na literatura.De acordo com Mussatto e Roberto (2002),

a casca de arroz consiste em cerca de 44% decelulose e 11% de cinzas. A composio dacasca apresenta variaes, pois sofre influn-cia das condies climticas e de plantio.


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causa maior impacto ambiental, principal-mente, no que diz respeito aos efluenteslquidos. Usualmente, tem-se empregadocompostos de cloro, como o dixido de clo-ro. As purificaes IV e V apresentam con-dies semelhantes ao procedimento utili-zado na polpa da madeira e foram as quedemonstraram os melhores resultados, uma

vez que, atravs dos mtodos de obteno A

Figura 3: Casca de arroz ao longo da purificao. (a) Casca de arroz in natura; (b) casca de arroz, aps adiode NaOH e autoclavagem; (c) casca de arroz, aps imerso por 18 h em NaOH e refluxo com HNO

3/etanol

(purificao IV); (d) casca de arroz, aps autoclave com NaOH e refluxo com HNO3/etanol (purificao V).

Fonte: As autoras (2012).

e B, conseguiu-se sintetizar o polmero de-sejado. Os mtodos de purificao empre-gados neste trabalho possuem, em relaoaos mtodos convencionais de obteno decelulose, a vantagem de no utilizarem re-agentes to prejudiciais ao meio ambiente,como substncias cloradas e sulfuradas.

A figura 3 mostra a casca de arroz emdiferentes estgios da purificao.

(a) (b)

(d)(c)


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Na figura 3, pode-se observar que apurificao V produz casca com coloraomais branca do que a purificao IV. Des-se modo, verifica-se que a purificao V mais adequada, pois promove maior remo-o de componentes indesejveis da casca,resultando um material com maior quanti-dade de celulose.

A obteno B avaliada como maisapropriada, pois proporcionou maior for-mao de polmero em relao obtenoA. Alm disso, no mtodo A, foi observa-do que a casca utilizada no foi completa-mente acetilada, uma vez que, aps o tempo

previsto, a mesma no se apresentou com-pletamente solvel no meio.

Na figura 4, esto apresentadas asquantidades de casca purificada e de aceta-to de celulose com diferentes graus de ace-tilao, produzidas, a partir de 1 toneladade casca de arroz. Essas quantidades foramobtidas, empregando-se o mtodo de puri-ficao V e o de obteno B.

(22,3%) pode ser atribuda, principalmente,ao processamento em autoclave com soluode hidrxido de sdio (NaOH), pois as condi-es dessa etapa (presso, temperatura, meioalcalino) facilitam a degradao das fibrascelulsicas.

O rendimento encontrado para aobteno do triacetato de celulose, atravs domtodo B, foi de 90,3% e, para a produo dodiacetato de celulose, foi 97,9%. Esses valoresso considerados satisfatrios e demostrama eficincia do procedimento aplicado paraproduo desses polmeros.

interessante ressaltar que, alm da van-

tagem ambiental da utilizao da casca de ar-roz, para produo de acetato de celulose, ho benefcio econmico. O quadro 1 apresenta,para produo de acetato de celulose, os dadoscomparativos entre o custo da matriaprimaque utiliza madeira por mtodo convencionale o custo que utiliza a casca de arroz.

Quadro 1: Preo da tonelada de celulose produzida,utilizando madeira e casca de arroz

Madeira Casca de

arroz

Preo da tonelada R$ 80,00 R$ 8,50

Rendimento daproduo de

celulose40% 33%

Preo da tonelada decelulose produzida R$ 200,00 R$ 25,76


Assim, verifica-se que, utilizando cascade arroz para obteno de celulose, h umaeconomia de cerca de 87% com custos damatria-prima principal. Comparando esses

valores e considerando que as etapas depurificao e acetilao precisam ser feitaspara ambas as matrias-primas, bastanteprovvel que o acetato de celulose obtido apartir da casca de arroz tenha um custo finalinferior ao obtido da madeira.

Figura 4: ransformao da casca de arroz emacetato de celulose


Considerando-se o percentual de celu-lose presente na casca de arroz e que a cascapurificada composta basicamente por celu-lose, o rendimento para o processo de purifi-cao da casca, empregando-se o mtodo V, cerca de 77,7%. A perda de massa de celulose


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3.3 Anlise atravs da Espectroscopia na regio do Infravermelho com ransformada deFourier.

A figura 5 representa o espectro obtido pela anlise em infravermelho da amostra dediacetato de celulose.

Figura 5: Espectro em infravermelho do diacetato de celulose obtido a partir da casca de arrozFonte: As autoras (2012).

As principais atribuies das bandas desse espectro esto apresentadas na tabela 3. Na

figura 6, apresentada a estrutura do acetato de celulose com indicao - atravs dos nmerosdas bandas - dos grupos funcionais identificados no espectro infravermelho da amostra.

abela 3: Atribuies das principais bandas do espectro infravermelho, para a amostra de acetato de celuloseobtido da casca de arroz

N da banda Posio da banda (cm-1) Atribuies

1 3500-3400 Estiramento O-H celulsico

2 3000-2900 Estiramento assimtrico CH3

3 2900-2800 Estiramento simtrico CH3

4 1800-1700 Estiramento de carbonila de ster

5 1700-1600 Deformao angular da gua

6 1500-1400 Deformao assimtrica CH27 1400-1300 Deformao simtrica CH

3

8 1400-1300 Deformao CH2

9 1300-1200 Estiramento C-O de acetato

10 1200-1100 Estiramento C-O



13 1000-900 Deformao externa (oscilao) CH2

14 700-600 C-O dos grupos acetilasFonte: Meireles (2007).


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odas as atribuies observadas na figura5 e tabela 3, exceto a deformao (1700-1600),devida presena de gua na amostra, carac-terizam o material como acetato de celulose,principalmente o aparecimento das bandasentre 1800 e 1700 cm-1(estiramento carbonilade ster) e entre 1300 e 1200 (estiramento C-Ode acetato). A primeira banda do espectro(3500-3400 cm-1), devido a sua largura, podeser atribuda ao estiramento O-H celulsico.Como o acetato de celulose higroscpico, agua facilmente absorvida. A presena degrupamentos O-H celulsico livres sugere aformao de diacetato de celulose.

3.4 Recuperao dos resduos

O resduo resultante da primeira etapada purificao da casca, o qual composto,basicamente, por soluo aquosa de hidr-xido de sdio, lignina e slica, teve a guaevaporada. O material slido resultante, deacordo com a anlise, apresenta poder calo-rfico igual a 887 cal/g. Desse modo, foi pos-svel comprovar que essa substncia pode ser

utilizada como combustvel, possibilitando,portanto, o aproveitamento do resduo paragerao de energia. Ressaltamos que a seca-gem do resduo, realizada em estufa, teve oobjetivo de preparar o material para anlisedo poder calorfico, mas que se esse mto-do fosse aplicado em nvel industrial, o maisadequado seria dispor o material em leito desecagem ou outro mtodo que no dispen-desse energia.

Atravs de destilao, recuperou-se85,53% de lcool etlico do resduo oriundoda segunda etapa da purificao da cascade arroz. O uso do lcool, recuperado emuma nova purificao, mostrou resultado

equivalente ao reagente puro.O cido actico, presente na soluo

cida resultante da filtrao do sistemacontendo o polmero, tambm poderia serrecuperado para ser utilizado novamenteno processo, de acordo com Shreve e Brink(1997, p. 557). Industrialmente, segundo osmesmos autores, para cada 1 kg de acetato decelulose produzido, pode recuperar-se 4 kgde cido actico.

Figura 6: Identificao das ligaes qumicas do acetato de celulose verificadas atravs do espectro infravermelhoFonte: As autoras (2012).


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4 Consideraes finais

Ao trmino deste trabalho, foi possvel

definir um mtodo para purificao da cascade arroz e para obteno de acetato de celu-lose, comprovado atravs de anlise quali-tativa por espectroscopia de infravermelho,em que se observou a presena dos gruposcaractersticos do acetato de celulose. Orendimento da etapa de purificao foi de77,7%, considerando a quantidade de celu-lose presente na amostra. O rendimento dareao de acetilao foi de 90,3% na obtenodo diacetato de celulose e 97,9% na obteno

do triacetato de celulose, o que pode serconsiderado satisfatrio, embora poderiaainda ser otimizado, atravs de modificaonas variveis do procedimento, como tempo,temperatura e presso em autoclave.

Ademais, se estudou possibilidades deutilizao dos resduos gerados, com o obje-tivo de propor um mtodo de baixo impactoambiental. O resduo slido de extrao dalignina apresentou um poder calorfico de887 cal/g e, atravs de destilao, recuperou-

se cerca de 85,53% do etanol utilizado. Dessaforma, o resduo gerado na extrao da lig-nina pode ser utilizado como combustvel, olcool etlico utilizado pode ser recuperadopor destilao e usado novamente, e a biblio-grafia indica que o cido actico recupera-do no processo industrial.

Por fim, importante ressaltar a diferen-a de custo da matria-prima celulsica, uti-lizada neste trabalho, em comparao com autilizada industrialmente, que a madeira. A

casca de arroz um resduo agrcola geradoem grandes volumes e pouco explorado, oque resulta em baixo valor de mercado, quepode contribuir com menor custo final doacetato de celulose obtido.

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