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SIMPÓSIO INTERNACIONAL DE CIÊNCIAS INTEGRADAS DA
UNAERP CAMPUS GUARUJÁ
Sustentabilidade, Inovação e Novos Negócios.
Fabricação de Adsorvente para Contenção de Vazamento de Óleos a partir de Quitina Extraída do Exoesqueleto de Crustáceos.
Lauro Cézar Rangel Radael
Graduando do Curso de Tecnologia de Petróleo e Gás Centro Universitário São Camilo – Espirito Santo
Lauro_cezar_r@hotmail.com Carlos Henrique Miguel Souza Junior
Graduando do Curso de Tecnologia de Petróleo e Gás Centro Universitário São Camilo- Espirito Santo
carloshsouzajr@gmail.com Otoniel de Aquino Azevedo Professor orientador: Prof. Msc.
Centro Universitário São Camilo- Espirito Santo otoazevedo@saocamilo-es.br
Gilson Silva Filho
Professor orientador: Prof. Dr. Centro Universitário São Camilo- Espirito Santo
gilsonsilva@saocamilo-es.br
Este simpósio tem apoio da Fundação Fernando Eduardo Lee
Resumo:
A exploração de petróleo no ambiente marítimo é uma atividade secular. Nos últimos 70 anos, o desenvolvimento de novas tecnologias permitiu colocar ao alcance das sondas de perfuração praticamente todos os lençóis de petróleo, a qualquer profundidade do mar, inclusive com a colaboração da tecnologia espacial (ANTONINO, 2007), este evento aumenta o risco de
2 ocorrer vazamentos marítimos. Uma das novas tecnologias desenvolvidas pelo setor petrolífero que mais atrapalha a indústria pesqueira são os estudos sísmicos, que delimitam as áreas de captura do pescado e restringem as áreas a serem utilizadas pelos pescadores, (LOPES, 2004). Tais fatos associados instigaram o desenvolvimento da pesquisa da produção de adsorvente de contenção de vazamento de óleos em campos de exploração sob lamina d’agua, utilizando como ativo, a quitosana produzida a partir de quitina de exoesqueleto de crustáceos, que foi caracterizada a partir dos métodos físicos espectroscopia de infravermelho, espectroscopia de RMN e analise térmica, quimicamente determinou-se o grau de acetilação. Foi determinado á capacidade de adsorção e flutuabilidade da quitosana obtida. Os resultados tem sido satisfatórios, observados na flutuabilidade, capacidade de adsorção e estabilidade do adsorvato /adsorvente constituído do polímero mais o óleo.
Palavras-chave: Quitina, Quitosana, Adsorvente. Summary:
Oil exploration in the marine environment is a secular activity. Over the past 70 years, the development of new technologies allowed to put within the reach of drilling rigs virtually all sheets of oil at any depth of the sea, including the collaboration of space technology (ANTONINO, 2007), this event increases the risk of marine spills occur. A new technology developed by the oil sector that hinders the fishing industry are seismic studies, delineating the areas of catching the fish and restrict the areas to be used by fishermen (LOPES, 2004). Such facts associated instigated the development of adsorbent research production containment of leaking oil exploration in fields under water depth, using as active, chitosan produced from chitin exoskeleton of crustaceans, which was characterized from IR spectroscopy, NMR spectroscopy and thermal analysis, physical methods chemically determined the degree of acetylation. Was determined adsorptivity and buoyancy of chitosan obtained. The results have been satisfactory, the observed buoyancy adsorption capacity and stability of adsorbate/adsorbent composed of polymer plus oil.
Key – Words: Chitin, Chitosan, Adsorbent.
Curso de Tecnólogo em Petróleo e Gás: Meio Ambiente, Sustentabilidade e novos negócios.
Apresentação: Pôster
3 1. Introdução
Quitina é um polímero natural considerado o segundo mais abundante na natureza, perdendo apenas para a celulose, é insolúvel e possui cadeia linear que dispõe de unidades de glicosamina acetiladas e desacetiladas em diferentes etapas ao longo de sua cadeia, sua forma estrutural é 2- acetamido-2-desoxi-D-glicopiranose e 2-amino-2-deso-D-glicopiranase, formando assim o dímero que da origem a quitina, ela é o principal material que compões o exoesqueleto de crustáceos, mas sua concentração varia de acordo com as características dos crustáceos, ou habitat onde ele se desenvolveu, em geral ela é encontrada associado a uma porção de proteína, mineral e pigmento, sendo também encontradas em outros seres, como insetos, fungos e alguns tipos de algas, (FILHO, S. P, Campana et. al, 2007).
Cascas secas de crustáceos apresenta uma concentração de quitina que pode variar de 15 á 20%,(FILHO, S. P, Campana et. al, 2007). Uma das características da quitina é a capacidade de se unir formando microfibras essa capacidade esta atribuída a atração exercida por suas cadeias que contem grupamentos acetamidas e hidroxila que se unem por ligação de hidrogênio, analises realizadas a partir de difração de raio-X comprovam o poliformismo presente na cadeia da quitina, apresentando três estruturas cristalinas a, b, c, e em cada forma elas se diferem numero de cadeia por células, grau de hidratação e tamanho de unidades,(SILVA, 2007).
2. Objetivos.
Por ser tratar de um polímero natural e possuir grande disponibilidade na natureza, apresentando-se na maior parte como resíduo para indústria pesqueira, trabalhar com esse material e planejar um possível direcionamento a outro setor produtivo nos chamou atenção, sua aplicação como adsorvente para contenção de vazamento de óleos foi o foco da pesquisa, sua produção possibilita solucionar dois problemas, a forma como são descartados os resíduos de crustáceos gerados pelas indústrias que beneficiam o pescado, e amenizar os danos causados ao meio ambiente quando ocorrem vazamentos de óleo.
4 A pesca de camarão e lagosta tem valores representativos no país, devido seu elevado valor comercial e mercado consumidor garantido. Segundo o Boletim Estatístico da Pesca e Aquicultura (2012), a produção marítima de camarão e lagosta para o ano de 2010 foi respectivamente de 38.373 t e 7.027 t, a produção total de crustáceos representa 10,6 % da produção total de pescado no país que em 2010 chegou a .
A destinação correta dos resíduos da Pesca e Aquicultura, bem como o aproveitamento integral do pescado, tanto da pesca extrativa quanto da aquicultura figura atualmente entre os principais desafios de suas cadeias produtivas, principalmente quando nos referimos à sustentabilidade destas atividades (SEBRAE, 2010).
De acordo com Azevedo et.al, 2007, a obtenção de quitosana através da quitina extraída de exoesqueletos de crustáceos, é uma proposta de disponibilização sustentável, diante das formas regulamentadas por legislações e normas vigentes.Este é um biopolímero natural, que produzido da desacetilação da quitina, apresenta condições de absorver ácido graxo e hidrocarboneto em meio levemente ácido.
Embora a quitosana seja uma substância de elevado valor comercial, U$ 120, 00, o grama, quando pura, a proposta de produção de bóias de contenção de vazamentos de óleos apresenta bom custo/benefício, pela eficiência desta para essa aplicação, visto que os custos de acidentes ambientais para a indústria de exploração e para a natureza são maiores. Outro benefício é nova fonte de renda aos pescadores, que estão sendo prejudicados pela indústria petrolífera, que limita os espaços aos pescadores e reduz bruscamente sua fonte de renda, além de uma ótima opção para a redução da quantidade de resíduo descartado no meio ambiente.
4. Materiais e Métodos.
Para iniciar esse trabalho realizou-se uma pesquisa bibliográfica em capes periódicos, livros, Google acadêmico, livros, Scielo, pesquisa de campo e ensaios laboratoriais. Buscando-se caracterizar os problemas ocasionados à pesca de nossa região pela exploração de petróleo e melhor alternativa de
5 disponibilização dos resíduos gerados de beneficiamento de crustáceos, que chega ser da ordem de 39 mil toneladas/ano no Brasil (CRAVEIRO, 1998). Tendo observado e caracterizado esses problemas, iniciou-se o trabalho coletando o material, obtido de pescados no litoral sul capixaba, município de Itapemirim, em 23 de janeiro de 2014.
No laboratório do Centro Universitário São Camilo – ES, os resíduos coletados foram submetidos a processos para a obtenção da quitina, a partir de exoesqueletos, que descarnados com auxílio de pinças e espátulas, secos sob ventilação em estufas a temperatura ambiente, granulados, desmineralizados sob adição de solução de ácido clorídrico 1M com agitação constante em chapa de aquecimento a 30°C, desproteinados sob ação de solução aquosa de hidróxido de sódio a 15%m/v a 30°C com agitação constante em chapa de aquecimento, despigmentados em refluxo utilizando como solvente de arraste etanol em soxhlet e posteriormente com solução de hipoclorito de sódio com 3 % de cloro ativo, sob chapa de aquecimento, com temperatura constante de 45°C, obtendo a partir desses processos quitina impura. Todos os processos foram seguidos de lavagem até pH neutro e por fim realizou-se o processo de desacetilação, pelo qual converte-se a quitina obtida em quitosana, por meio de em solução aquosa alcalina contendo hidróxido de sódio 45 % e 0,5 %de Tetrahidroboreto de sódio.
Logo abaixo a imagem 1.1 mostra um dos materiais utilizados na fabricação do adsorvente, exoesqueleto de lagosta vermelha (Palinurus Elephas). Logo em seguida na imagem 1.2 observamos a quitina na sua forma desacetilada, produto final. A tabela 1.3 representa as porcentagens dos materiais predominantes no exoesqueleto do camarão (Macrobrachium Carcinus), que foi outra matéria prima utilizada na fabricação do adsorvente.
A densidade da quitosana final foi determinada pelo método de Arquimedes, em seguida ela foi submetida a espectrometria de RMN( ressonância magnética nuclear), podemos identificar através do comprimento de ondas os tipos de carbono e quantidade de hidrogênio presentes na amostra, o ultimo processo de analise qualitativa foi a espectrometria de infra vermelho, onde se obtém através das bandas os diferentes grupos funcionais
6 presentes na amostra, assim podemos identificar os grupamentos aminas característicos da quitosana a presença deste na amostra irá nos dizer se o processo foi eficiente ou não.
Figura 1.1 Fonte: O autor (2014). Figura 1.2 Fonte: O autor (2014).
Figura 1.3 Fonte: O autor (2014) 5. Resultados e Discussão.
7 A partir da literatura ficou caracterizado o problema de ordem econômica e ambiental, o qual é proporcionado tanto pela grande quantidade de resíduo gerado, quanto pela forma de disponibilização dos mesmos e também pelas dificuldades ocasionadas por atividades sísmicas e acidentes ambientais no estudo nas áreas exploradas (OLIVEIRA, 2003). Também foi verificado que atualmente os resíduos de crustáceos representam para as indústrias de beneficiamento um grande problema de descarte que, em muitos casos, é responsável por assoreamento de rios e mangues e formação do chorume nos solos causando desequilíbrios ecológicos graves e crescentes nesses ecossistemas (ANTONINO, 2007).
Após a realização do processo de descarnação, secagem e moagem foram obtidos 128,30g de agregado fino a partir de exoesqueletos de 2,0 Kg do camarão (Macrobrachium Carcinus), sendo que essa massa corresponde a aproximadamente 6,41% do valor da massa dos camarões, correspondente apenas ao esqueleto que reveste o cefolotórax e abdomem. Após as etapas de desmineralização, desproteinação, despigmentação, desacetilação e secagem, foi obtida uma massa final de aproximadamente 22,4678g, de quitosana impura, que para o processo correspondeu a um rendimento final de 17,51%, que foi utilizada no processo de absorção de óleos, que apresentou capacidade de adsorção em torno de 600% em relação ao valor da massa inicial da quitosana impura utilizada.
6. Conclusões
Os acidentes e desastres ambientais decorrente de atividades petrolíferas são frequentes e a utilização de adsorventes de contenção produzida de quitosana extraída a partir de exoesqueleto de crustáceos, além de poder ser efetiva no processo de adsortividade de matéria graxa e até mesmo de hidrocarbonetos decorrentes desses desastres, evitando a dispersão do óleo em meio aquoso, torna-se também muito atrativa do ponto de vista econômico, visto que a quitosana pode ser obtida de resíduos que muitas vezes são disponibilizados de forma inadequada, o que reduz seu custo de produção em 60%, passando de insumo para alternativa de renda para pescadores que os beneficia,
8 alimentando assim diversos setores produtivos, como a indústria de produção de polímeros.
7. Referências
ANTONINO, N.A. Otimização do processo de obtenção de quitina e quitosana de exoesqueletos de camarões oriundo da industria pesqueira paraibana. 2007...Dissertação (Mestrado) – UFPB, João Pessoa, 2007.
AZEVEDO, V. V. C. et. al,Quitina e Quitosana: aplicações como biomateriais. Revista Eletrônica de Materiais e Processos, v.2.3 ,pg 24-34, dez. 2007.
CRAVEIRO, AA, CRAVEIRO AC, QUEIROZ DC “Quitosana: A fibra do futuro”. Editora Universitária, 1998.
ELPN/DILIQ/IBAMA. Guia para o Licenciamento Ambiental das Atividades de Sísmica Marítima na Costa Brasileira . Rio de Janeiro, 2003.
LOPES; Flavia Canheté, O CONFLITO ENTRE A EXPLORAÇÃO OFFSHORE DE PETRÓLEO E A ATIVIDADE PESQUEIRA ARTESANAL, UFR; Instituto de economia monografia e bacharelado, 2004.
MARINHA DO BRASIL DIRETORIA DE PORTOS E COSTAS, Acidente com a Plataforma P-36 Relatório de Investigação, Comissão de Investigação ANP/DPC , pag. 4;19 mar. 2001.
OLIVEIRA, Flávia. Petróleo faz a pesca definhar. O Globo, Rio de Janeiro, 14 Set. Economia, 2003.
MINISTÉRIO DA PESCA E AQUICULTURA. Boletim Estatistico da Pesca e Aquicultura, Brasilia , fev , 2012.
SEBRAE, Diagnóstico de Resíduos da Pesca e Aquicultura do Espirito Santo, Dez, 2010
Filho, Sergio P. Campana et al. Extração, Estruturas e Propriedades de α-quitina e β-α-quitina, Quim. Nova, Vol. 30, No. 3, 644-650, jan. 2007
9 SILVA, A. C. Produção de quitina e quitosanaem culturas submersas de Rhizopus arrhizus nos meios milhocina e sintético para Mucorales. Dissertação (Mestrado) – Universidade Católica de Pernambuco. 97f – Recife, 2007.
