Fibras de poliestireno obtidas por processo verde para adsorção de óleos minerais derivados de petróleo
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2026-02-20
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Catafesta, Jadna
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O poliestireno expandido (EPS) é um resíduo polimérico de difícil reciclagem, cuja baixa densidade e reduzido valor agregado limitam seu reaproveitamento. Nesse contexto, este trabalho teve por objetivo avaliar a viabilidade de produção de fibras de EPS dissolvido em R-(+)-limoneno e terebintina, empregando as técnicas de fiação por sopro de solução (solution blow spinning, SBS) e rotofiação (rotary jet spinning, RJS), em uma abordagem que associou solventes renováveis, técnicas de fiação de baixo aporte energético e correlação entre parâmetros de processamento, morfologia e desempenho adsorvente, visando à valorização do resíduo e à remediação de derramamentos de derivados de petróleo. O estudo contemplou a caracterização do EPS, tanto em pellets como em blocos moldados, por análises térmicas (análise termogravimétrica - TG e calorimetria exploratória diferencial - DSC), espectroscopia de absorção no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV-FEG). A viscosidade intrínseca das soluções foi utilizada como parâmetro para avaliar o grau de solvatação das cadeias poliméricas, possibilitando a determinação da massa molar viscosimétrica. As fibras produzidas foram caracterizadas morfologicamente por MEV-FEG, quanto à molhabilidade por ângulo de contato, área superficial específica (BET) e desempenho adsorvente segundo a norma ASTM F726. Os resultados evidenciaram que o EPS apresentou comportamento térmico estável, com perda de massa total entre 88,6 e 92,8% e temperatura de decomposição entre 415 e 423 °C, além de transição vítrea próxima a 100 °C. O R-(+)-limoneno apresentou maior capacidade de solvatação, enquanto a terebintina, embora menos eficiente na expansão das cadeias poliméricas, favoreceu a formação de fibras mais rugosas e porosas. As áreas superficiais específicas variaram de 2,02 a 15,77 m2 g-1, com diâmetros médios de fibras entre 82 e 352 nm, evidenciando uma forte dependência entre o processo de fiação, a concentração polimérica e a morfologia final. As mantas fibrosas, por sua vez, apresentaram elevado desempenho, com capacidade máxima de adsorção de até 37 g g-1 em óleo lubrificante mineral nas amostras produzidas por RJS/terebintina. Por fim, a combinação entre solvente verde e processo de fiação resultou em fibras mais rugosas e porosas, favorecendo a retenção de óleo e evidenciando o potencial de reaproveitamento do EPS. [resumo fornecido pelo autor]
Resumo
Expanded polystyrene (EPS) is a polymeric residue that is difficult to recycle, whose low density and reduced added value limit its reutilization. In this context, this study aimed to evaluate the feasibility of producing fibers from EPS dissolved in R-(+)-limonene and turpentine, using solution blow spinning (SBS) and rotary jet spinning (RJS) techniques. This approach combined renewable solvents, low energy-input spinning techniques, and the correlation between processing parameters, morphology and adsorptive performance, with a view to enhancing the value of the waste and contributing to the remediation of petroleum-derived oil spills. The study included the characterization of EPS, both in pellet form and molded blocks, by thermal analyses (thermogravimetric analysis - TG and differential scanning calorimetry - DSC), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and field-emission scanning electron microscopy (FEG-SEM). The intrinsic viscosity of the solutions was used as a parameter to evaluate the degree of solvation of the polymer chains, enabling the determination of the viscometric molar mass. The resulting fibers were characterized morphologically by FEG-SEM, as well as analysed for wettability (contact angle), specific surface area (BET), and adsorption performance according to ASTM F726. The results showed that EPS exhibited stable thermal behavior, with total mass loss between 88.6 and 92.8% and decomposition temperatures ranging from 415 to 423 °C, in addition to a glass transition temperature near 100 °C. R-(+)-limonene exhibited a higher solvation capacity, whereas turpentine, although less effective in expanding the polymer chains, favored he formation of rougher and more porous fibers. The specific surface areas ranged from 2.02 to 15.77 m2 g-1, with average fiber diameters between 82 and 352 nm, evidencing a strong dependence on the spinning process, polymer concentration, and final morphology. The fibrous mats, in turn, exhibited high performance, with a maximum adsorption capacity of up to 37 g g-1 of mineral lubricating oil in samples produced via RJS/turpentine. Finally, the combination of a green solvent and the spinning process resulted in rougher and more porous fibers, favoring oil retention and highlighting the potential for EPS reuse. [resumo fornecido pelo autor]
Palavras-chave
Citação
Silveira, Kelen P.