Síntese de novos materiais biopoliméricos a partir de ácidos resinosos: agregação de valor a biomassa da indústria de resinas, papel e celulose

Abstract

O elevado consumo de materiais poliméricos oriundos de origem fóssil, associado aos seus baixos valores de reciclagem (5%) e vida útil (1 ano), demandam pesquisas em uma nova classe de polímeros, os polímeros renováveis. Embora multinacionais, venham investindo na produção destes, ainda há a necessidade de aprimoramento/entendimento das propriedades mecânicas e térmicas para a expansão de suas aplicações. Os ácidos resinosos (AR), também chamados de breu, são um tipo de biomassa produzidos pelo pinus e podem ser extraídos por destilação da resina (obtida na Indústria da Resina) ou do licor negro (um subproduto da Indústria de Papel e Celulose que utiliza o processo Kraft). No entanto, a maior parte desta produção é exportada ou destinada a aplicações subvalorizadas. A partir de tais dados e demandas, o presente projeto estabeleceu uma metodologia simples e rápida para aplicação do breu sem nenhuma purificação prévia, para a produção de uma nova molécula. Esta, além de apresentar maior solubilidade do que os precursores em diferentes solventes orgânicos e aquosos (sob determinadas condições) pode ser aplicada em diferentes campos da química dos materiais poliméricos. O polímero resultante da sua reação com o óleo maleinizado de uva apresentou altos valores de estabilidade térmica, densidade de intercruzamento, hidrofobicidade, teor de carbono renovável e deformação. Além disso, foi possível reprocessá-lo utilizando-se apenas uma fonte de irradiação na região do infravermelho, e mesmo após este processo o material apresentou boas propriedades mecânicas. Tais resultados demonstram novas e eficientes rotas de agregar valor a esta biomassa, colaborando com a economia circular, seguindo os princípios da Química Verde e em concordância com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável, especialmente o 9 e o 12, relacionados respectivamente a “Indústria, Inovação e Infraestrutura” e “Consumo e Produção Responsáveis”.

The high consumption of polymeric materials from fossil sources, associated with their low recycling rates (5%) and useful life (1 year), requires research into a new class of polymers, renewable polymers. Although multinationals have been investing in their production, they still need to improve/understand their mechanical and thermal properties to expand their applications. Resin acids (RA), also called pitch, are a type of biomass produced by pine and can be extracted by distilling resin (obtained from the Resin Industry) or black liquor (a byproduct of the Pulp and Paper Industry that uses the Kraft process). However, most of this production is exported or destined for undervalued applications. Based on such data and demands, this project established a simple and rapid methodology for applying pitch without prior purification to produce a new molecule. In addition to presenting greater solubility than the precursors in different organic and aqueous solvents (under certain conditions), this can be applied in various fields of polymeric material chemistry. The polymer resulting from its reaction with maleinized grape oil presented high thermal stability, crosslinking density, hydrophobicity, renewable carbon content and deformation. In addition, it was possible to reprocess it using only one irradiation source in the infrared region, and even after this process, the material presented good mechanical properties. Such results demonstrate new and efficient ways of adding value to this biomass, collaborating with the circular economy, following the principles of Green Chemistry and in agreement with the Sustainable Development Goals, especially 9 and 12, related respectively to “Industry, Innovation and Infrastructure” and “Responsible Consumption and Production”.