Resina da paineira: caracterização, impregnação com nanopartículas ferromagnéticas e aplicação para remoção de derivados de petróleo

Abstract

A Ceiba speciosa St. Hil popularmente conhecida como paineira é uma árvore com grande importância na recuperação de ecossistemas degradados. Pouco se sabe sobre sua composição, sendo relatado apenas que alguns monossacarídeos que fazem parte da sua estrutura. Por ensaios prévios sabe-se que a resina da paneira apresenta alta capacidade de retenção de água, podendo ser considerada um hidrogel. A tendência atual é voltada para a utilização de materiais renováveis, porém a realidade é que ainda há uma enorme dependência dos produtos petrolífero e toda vez que há uma exploração, produção, transporte, armazenamento ou consumo de produtos petrolíferos o risco. A utilização de nanopartículas com biossorventes se mostra um caminho promissor para remoção, pois, além de diminuir a quantidade de matéria prima para se produzir as nanopartículas, os biossorventes trazem algumas melhorias físico-químicas e na maioria das vezes são produtos descartados ou inexplorados, seja de indústrias ou do próprio meio ambiente. Neste contexto, a fim de compreender as características físicas e químicas da resina da paineira, a mesma foi caracterizada através de técnicas difração de raio-X (XRD) e por microscopia eletrônica de varredura (SEM), além de avaliar seu comportamento em diferentes tipos de soluções eletrolíticas em concentrações diferentes ( 0,001 mol/L e 0,01 mol/L) e em diferentes pH e temperaturas. A resina apresentou um inchamento em pH=11,00 em até 37 vezes o valor da sua massa inicial, possivelmente devido a um maior número de cargas elétricas livres, o que aumenta a interação com as moléculas de água. O que pode caracterizar a mesma como um hidrogéis superabsorventes (SAH’S). Realizou-se a síntese das nanopartículas de magnetita (MNP) e da resina impregnada com óxido de ferro (R-MNP) obtendo como conversão 87% e 79% respectivamente. Foi realizado um planejamento fatorial para avaliar a remoção dos óleos diesel (D), óleo de motor novo (OMN) e óleo de motor usado (OMU) sendo que os parâmetros avaliados foram o tempo de contato, a temperatura e a quantidade de material utilizado para a remoção. Observou-se uma remoção de D de 89,86 ± 2,08% quando utilizando 50 mg de R-MNP, a 5 °C e tempo de contato de 30 min. Para o OMN a remoção foi de 70,05 ± 3,42% usando 70 mg de MNP, 5 °C e tempo de contato de 30 min. Enquanto o OMU a remoção foi de 72,14 ± 5,78 % usando 50 mg de MNP,45 °C e tempo de 30 min. A temperatura foi o parâmetro mais significativo de acordo com os gráficos de Pareto (95% de confiança) para todas as amostras de óleo consideradas neste estudo. Palavras-chave: Paineira. Resina. Caracterização. Derramamento de óleo. Bionanocompósito magnético. Nanotecnologia. Hidrogéis.Ceiba speciosa St. Hil popularly known as paineira is a tree with great importance in the recovery of degraded ecosystems. Little is known about its composition, being reported only that some monosaccharides that are part of its structure. From previous tests, it is known that the pan resin has a high water retention capacity, and can be considered a hydrogel. The current trend is towards the use of renewable materials, but the reality is that there is still a huge dependence on petroleum products and every time there is an exploration, production, transport, storage or consumption of petroleum products, there is a risk. The use of nanoparticles with biosorbents is a promising way for removal, because, in addition to reducing the amount of raw material to produce the nanoparticles, biosorbents bring some physicochemical improvements and most of the time they are discarded or unexplored products, either industries or the environment itself. In this context, in order to understand the physical and chemical characteristics of the paineira resin, it was characterized using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) techniques, in addition to evaluating its behavior in different types. of electrolyte solutions at different concentrations (0.001 mol/L and 0.01 mol/L) and at different pH and temperatures. The resin showed swelling at pH=11.00 up to 37 times its initial mass, possibly due to a greater number of free electrical charges, which increases the interaction with water molecules. What can characterize it as a superabsorbent hydrogels (SAH'S). The synthesis of magnetite nanoparticles (MNP) and resin impregnated with iron oxide (R-MNP) was carried out, obtaining 87% and 79% conversion respectively. A factorial design was carried out to evaluate the removal of diesel oil (D), new engine oil (OMN) and used engine oil (OMU) and the parameters evaluated were the contact time, temperature and the amount of material used. for removal. A D removal of 89.86 ± 2.08% was observed when using 50 mg of R-MNP, at 5 °C and contact time of 30 min. For OMN the removal was 70.05 ± 3.42% using 70 mg of MNP, 5 °C and contact time of 30 min. While the OMU, the removal was 72.14 ± 5.78 % using 50 mg of MNP, 45 °C and a time of 30 min. Temperature was the most significant parameter according to Pareto charts (95% confidence) for all oil samples considered in this study. Keywords: Paineira. Resin. Characterization. Oil spill. Magnetic bionanocomposite. Nanotechnology.