Surfactantes à base de açúcares: síntese, caracterização e desenvolvimento de novas biomoléculas para aplicação industrial
Carregando...
Data
2019-03-13
Autores
Alves, Andreia Alexandra dos Santos
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
Preocupações ambientais globais relativas à produção, uso e descarte de múltiplos produtos produzidos pelo Homem têm incentivado o estudo e desenvolvimento de novos materiais mais ecológicos baseados ou inspirados em biomoléculas que podem substituir as opções existentes atualmente. Estes esforços incluem o desenvolvimento de surfactantes à base de açúcares. O interesse e uso de surfactantes à base de açúcares para aplicação em diversas áreas da indústria, têm aumentado ao longo das duas últimas décadas. Para esse aumento contribuem suas características de atividade tensioativa únicas e melhoradas, comparados a surfactantes sintéticos derivados da indústria petrolífera, como o sulfato de lauriléter, um dos detergentes mais utilizados na indústria de detergentes que forma espuma com uma estrutra mais instável que surfactantes alquilpoliglicosídeos. Além disso, os componentes usados na síntese de surfactantes à base de açúcares, açúcares e ácidos graxos, têm origem natural e provêm de fontes renováveis, fato que contribui para a elevada biodegradabilidade e biocompatibilidade destas moléculas anfifílicas. Apesar de todas as vantagens desta classe de surfactantes, ainda não são bem entendidos aspetos como a relação entre sua arquitetura molecular e capacidade de emulsificação, dadas as possibilidades estruturais quase infinitas que lhes são possíveis. Apesar de ser uma classe de surfactantes muito promissora, tem tido pouca aplicação industrial uma vez que a sua síntese apresenta dificuldades ao nível da formação de produtos multisubstituídos, relacionados a sua baixa seletividade, além de requerer o uso de solventes orgânicos tóxicos, devido à grande diferença de polaridades entre as moléculas dos açúcares e dos grupos que irão constituir a porção apolar do surfactante. Neste projeto, uma das principais classes de surfactantes de açúcares, os ésteres de sorbitano (Spans), foi criteriosamente selecionada para um entendimento da relação estrutura molecular-atividade superficial de surfactantes de açúcares. Foi aplicado o método de injeção de álcool na preparação de vesículas desses surfactantes de açúcares e, pela primeira vez, os Spans foram aplicados na formação de emulsões óleo-em-água (O/W). Paralelamente foram sintetizados, por meio de síntese química, novos surfactantes nãoiônicos e aniônicos à base de açúcares, variando os seus grupos polares e apolares, assim como o tipo de funcionalização introduzida. Estudos do comportamento interfacial dos surfactantes de açúcares sintetizados, como medidas de tensãointerfacial e capacidade de formação e estabilização de emulsões, indicaram que os mesmos são não-iônicos e aniônicos, exibindo comportamento interfacial muito superior ao dos surfactantes mais utilizados na indústria de detergente, higiene e produtos de limpeza. Através deste projeto foram criadas alternativas sustentáveis, e de valorização ambiental, aos surfactantes utilizados no cotidiano, pretendendo-se que estas novas moléculas, à base de açúcares, sejam utilizadas nas mais variadas formulações industriais.
The interest and use of sugar-based surfactants for their application in various areas of industry have been increasing over the past two decades. For this increase, contribute their unique and improved surface activity characteristics when compared to synthetic surfactants, but whose components come from the petroleum industry. Furthermore, the components used in the synthesis of sugar surfactants, sugars and fatty acids, have a natural origin and come from renewable sources, contributing to the high biodegradability e bioavailability of these amphiphilic molecules. Despite all the advantages of this class of surfactants, some aspects such as the relation of its molecular architecture e emulsification ability are still not fully understood, once there are almost infinite structural possibilities. At present, although these surfactants are the most promising in the future, they have little industrial application since their synthesis presents difficulties in the formation of multisubstituted products, related to their low selectivity, and requires the use of organic solvents due to the large polarity difference between the sugars and the groups that will constitute the apolar half of the surfactant. In this project, one of the main classes of sugar surfactants, sorbitan esters (Span) were carefully selected for an understanding of the molecular structure-surface activity relationship of sugar surfactants. The alcohol injection method was applied to form vesicles with this family of sugar surfactants and, for the first time, the sorbitan esters were applied in the formation of O/W emulsions. In parallel, new families of sugar-based surfactants were synthesized by chemical synthesis in their nonionic e anionic forms, varying their polar and apolar groups, as well as the bonds used to join the two halves. After the characterization to understand the interfacial behavior of the synthesized surfactants, since this behavior determines the applications in which these molecules will be used, it is concluded that were produced nonionic and anionic sugar surfactants with higher interfacial behavior than the surfactants most used in industries such as detergents, hygiene and cleaning products. With this project, sustainable alternatives and environmental enhancement were created to the surfactants used today, and it is intended that these new sugar-based molecules begin to be rapidly applied in the most varied formulations for our day-to-day products.
The interest and use of sugar-based surfactants for their application in various areas of industry have been increasing over the past two decades. For this increase, contribute their unique and improved surface activity characteristics when compared to synthetic surfactants, but whose components come from the petroleum industry. Furthermore, the components used in the synthesis of sugar surfactants, sugars and fatty acids, have a natural origin and come from renewable sources, contributing to the high biodegradability e bioavailability of these amphiphilic molecules. Despite all the advantages of this class of surfactants, some aspects such as the relation of its molecular architecture e emulsification ability are still not fully understood, once there are almost infinite structural possibilities. At present, although these surfactants are the most promising in the future, they have little industrial application since their synthesis presents difficulties in the formation of multisubstituted products, related to their low selectivity, and requires the use of organic solvents due to the large polarity difference between the sugars and the groups that will constitute the apolar half of the surfactant. In this project, one of the main classes of sugar surfactants, sorbitan esters (Span) were carefully selected for an understanding of the molecular structure-surface activity relationship of sugar surfactants. The alcohol injection method was applied to form vesicles with this family of sugar surfactants and, for the first time, the sorbitan esters were applied in the formation of O/W emulsions. In parallel, new families of sugar-based surfactants were synthesized by chemical synthesis in their nonionic e anionic forms, varying their polar and apolar groups, as well as the bonds used to join the two halves. After the characterization to understand the interfacial behavior of the synthesized surfactants, since this behavior determines the applications in which these molecules will be used, it is concluded that were produced nonionic and anionic sugar surfactants with higher interfacial behavior than the surfactants most used in industries such as detergents, hygiene and cleaning products. With this project, sustainable alternatives and environmental enhancement were created to the surfactants used today, and it is intended that these new sugar-based molecules begin to be rapidly applied in the most varied formulations for our day-to-day products.
Descrição
Palavras-chave
Surfactantes à base de açúcar, Método de injeção, Síntese química, Emulsões, Vesículas, Sugar based surfactants, Injection method, Chemical synthesis, Emulsions