Síntese do surfactante éster de tirosina e avaliação da estabilização de uma emulsão de petróleo

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Normalmente a glicerina é purificada para retirar os contaminantes presentes nela provenientes da reação de biodiesel para serem utilizadas na obtenção de novos produtos. A presença de contaminantes dificulta a obtenção de novos produtos [9], mas a purificação prévia da glicerina encarece o processo. Suas principais aplicações são para a obtenção de resinas e ésteres (18%), nas indústrias farmacêuticas (7%), nas indústrias de cosméticos (40%), na indústria alimentícia (24%) entre outros (11%). Geralmente esses novos produtos gerados são através da glicerina PA, pura, livre de contaminantes gerados no processo de obtenção do biodiesel.

Neste trabalho estamos propondo a utilização da glicerina na sua forma bruta (com contaminantes) para a obtenção de um surfactante (tensoativo). A obtenção deste surfactante é através de uma reação de esterificação entre a glicerina e o ácido graxo (oleico). O surfactante obtido é uma mistura de éster graxo de glicerina (mono, di e triglicerídeos). Como a glicerina possui três hidroxilas, o ácido graxo pode esterificar uma, duas ou três hidroxilas. Uma possível aplicação para este surfactante sintetizado é como lubrificante para fluido de perfuração de base aquosa. De acordo com a literatura monoglicerídeos são excelentes lubrificantes para meio aquoso [10]. Este trabalho tem como conceito fundamental que a estrutura de um lubrificante deve possuir um segmento polar e um segmento apolar. Assim sendo a glicerina pura não teria o segmento apolar, razão pela qual é necessário esterificá-la com ácido graxo. Os surfactantes ésteres graxos de glicerina após serem sintetizados foram caracterizados por FTIR e RMN de 13C. Essas análises confirmaram a presença da mistura de glicerídeos (mono, di e triglicerídeo) como produtos da reação. Os resultados de caracterização evidenciaram que é possível obter um produto a partir da glicerina de biodiesel na sua forma bruta, sem a necessidade de purifica-la.

- Objetivos

O objetivo deste trabalho foi conseguir estabelecer condições reacionais para sintetizar um surfactante obtido de uma reação de esterificação entre a glicerina bruta (subproduto do processo de biodiesel utilizada sem purificação) e o ácido oleico. A comprovação da obtenção do surfactante será realizada através de ensaios de caracterização como FTIR e RMN de 13C.

- Materiais e métodos

III-1. Reagentes

Neste experimento foram utilizados os seguintes reagentes:

- Glicerina Bruta, obtida da produção de Biodiesel de uma planta da Petrobras em Candeias/Ba, conhecida como Glicerina loura;

- Glicerina PA

- Ácido Oleico

- Ácido Sulfúrico (H2SO4)

- Ácido p-toluenosulfônico (APTS)

- Hexano

- Sulfato de sódio anidro

III-2 Métodos

III-2.1 Reação de obtenção do éster de glicerina

Em um balão acoplado a um condensador foram adicionados 7g de Ácido Oleico, 14g de Glicerina (Glicerina bruta ou glicerina PA) e catalisador (4g de APTS ou 7g de H2SO4). O objetivo foi manter uma proporção de 1:6 de ácido com a glicerina, na qual a glicerina estaria em excesso para garantir um produto de maior proporção de monoglicerídeo. Em algumas reações foi adicionado sulfato de sódio à glicerina bruta como tentativa de retirar a água residual do processo de biodiesel e verificar se haveria mudança na obtenção dos ésteres de glicerina. Com o auxílio de um termômetro foi controlado a temperatura do óleo para que não ultrapassasse 120 ºC. Após atingir 110 ºC a reação permaneceu por 3h nessa condição. Depois do termino da reação, a mistura reacional foi transferida para um funil de separação. Após a total separação, a fase inferior foi descartada contendo a glicerina que não reagiu, enquanto a fase superior foi lavada com hexano para uma purificação. Uma nova decantação foi realizada e a nova fase inferior aquosa foi descartada. Já a fase superior contendo a mistura orgânica (éster e hexano) foi levada a um rotaevaporador para retirada do solvente.

III-2.2 Caracterização

Os ésteres graxos de glicerina sintetizados foram caracterizados por Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Ressonância Magnética Nuclear de Carbono (RMN de 13C). As analises foram encaminhadas para o laboratório FLUMAT pertencente ao Polo de Xistoquímica e realizadas no IQ/UFRJ.

- FTIR

Os espectros no infravermelho dos produtos foram obtidos em espectrômetro de absorção na região do infravermelho com transformada de Fourier, de fabricação da Nicolet, modelo 740 FTIR, com detector DTGS KBr e Beamspliter KBr. Os espectros foram adquiridos na região de 4000 a 400cm-1 com resolução de 4 cm-1 e 32 scans por amostra.

b. RMN de 13C

Os espectros de RMN de 13C foram obtidos em espectrômetro Bruker, modelo DPX-200 (4,7 Tesla), nas frequências de 200 e 50MHz, respectivamente. Foram transferidos para um tubo de RMN, de 5mm, 50mg dos ésteres previamente dissolvidos em 0,6mL de clorofórmio deuterado (CDCl3). A análise empregada foi para uma verificação qualitativa, apenas indicando a formação dos esteres, sem determinar o teor de cada componente formado na mistura.

IV- Resultados e discussão

IV-1 Obtenção dos ésteres de glicerina

A glicerina bruta foi coletada de uma planta de biodiesel da Petrobras em Candeias/Ba. Essa glicerina é chamada de glicerina loura e foi caracterizada quanto ás suas propriedades químicas e físicas para verificação dos contaminantes presentes, conforme demonstrada na Tabela 1.

As análises de RMN de 13C mostraram que houve formação do éster de glicerina, de acordo com os sinais destacados nas Figura 1, 2 e 3 referentes à carbonila (C=O) de éster e referente aos carbonos vizinhos a carbonila do ester. Em algumas sínteses com a glicerina bruta foi possível perceber a presença de ácido residual que não reagiu totalmente, pois o deslocamento da carbonila (C=O) de ácido também foi detectado (Figura 1). Na reação ainda com a glicerina bruta aonde não