Aerogéis hidrofóbicos de nanofibras de celulose
Resumen
A utilização de fibras naturais provenientes de fontes renováveis e biodegradáveis, como a
celulose, na formação de sorventes oleofílicos para serem utilizados na separação do óleo em
meio aquoso, torna-se uma alternativa promissora devido às suas propriedades. Entretanto é necessário realizar um tratamento químico que proporcione o caráter hidrofóbico ao sorvente. Neste estudo foram elaborados materiais sorventes denominados de aerogéis, provenientes de suspensões de nanofibras de celulose fibra longa (espécie Pinus elliotti) não branqueada e de fibra curta (espécie Eucalyptus sp.) branqueada e não branqueada, obtidas por fibrilação mecânica, utilizando um moinho de pedras. Foram utilizados dois métodos para a secagem das suspensões, a liofilização e a secagem supercrítica. Além disso foram realizados tratamentos químicos por deposição a vapor com silano metiltrimetoxissilano (MTMS) nas superfícies dos aerogéis para obtenção de propriedades hidrofóbicas e oleofílicas. Para caracterização das celuloses utilizadas foram quantificados os teores de α-, β- e γ-celulose e lignina, para caracterização dos aerogéis obtidos foram realizadas análises de densidade aparente, porosidade, ensaio de compressão, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), medida de ângulo de contato com a água, análise termogravimétrica (TGA), microscopia eletrônica de varredura de emissão de campo (FEG-MEV) e ensaios de sorção. As amostras de celulose apresentaram teores de α-celulose que variaram de 57,34 a 92,57%. As amostras de celulose não branqueada apresentaram teores de lignina que variaram de 5,69 a 14,18%. O processo de fibrilação, secagem por liofilização e secagem supercrítica foram eficientes para a obtenção de nanofibras de celulose com diâmetro de 38 a 75 nm. Os aerogéis liofilizados não apresentaram encolhimento em relação ao volume inicial das suspensões durante o processo de secagem, enquanto que os aerogéis obtidos pelo processo de secagem supercrítica apresentaram encolhimento de 12,18%. As medidas do ângulo de contato da superfície dos aerogéis com a água, após o tratamento químico foram superiores a 134°, evidenciando o caráter hidrofóbico. Os aerogéis liofilizados apresentaram menor densidade aparente, maior porosidade, maior resistência à compressão e maior capacidade de sorção quando comparados aos aerogéis obtidos pela secagem supercrítica. Os aerogéis provenientes da celulose não branqueada (Pinus elliotti e Eucalyptus sp.) apresentaram maiores capacidades de sorção, com valores em meio homogêneo (água e óleo) de 19,188 a 23,493 g.g-1, enquanto que os aerogéis de celulose branqueada (Eucalyptus sp.) apresentaram capacidade de 15,318 a 18,615 g.g-1 . Todos os aerogéis possuem eficiência na remoção do óleo acima de 88%.