Bioplásticos a partir de Óleo Alimentar Usado

Abstract

Currently, about 800 000 tons, per year, of used oil are improperly disposed of in theenvironment, affecting the water quality and making a difficult work for the ETARs. So, thereis an increasingly important need to develop strategies to reduce the environmental impact andcombine this with reuse of this waste.On the other hand, the development of polymeric materials more compatible with theenvironment is an area of high interest, especially if these materials are derived from renewablesources. Therefore, the major aim of this work is the valorisation of the used cooking oils,making it a sustainable raw material for the production of packages with the ideal characteristicswhich will allow the storage of cleaning products and, thus, reduce the environmental impactthat is due to its incorrect disposal.In the first chapter, it is described the theoretical supporting structure of used cookingoil disposal problem, its chemical and physical characteristics, its potential in the polymers area,and the description of literature studies in which this raw material is used for the production ofpolymeric materials.In the second chapter, is presented the characterization of used and virgin oils, throughquantitative analytic and spectroscopic methods, in order to compare the samples and confirmthe efficiency of used cooking oil in the polymerization process. An Experimental Design isalso presented to verify the optimal conditions for a maximized hydrolyse reaction since in thiswork was chosen the use of fatty acids (AGOU) in polymerization. Finally, the characterizationof the fatty acids obtained is described to verify their isolation efficiency.In the third chapter, is disclosed the optimization of the polymerization process, theused reagents and their role in the polymeric matrix that led to obtaining polymers up to 37.5%of AGOU. In addition, is presented a polymerization study with acrylated epoxidized soybeanoil (AESO) to compare with the use of AGOU in terms of reactivity. Finally, thermal studiesare presented. With thermogravimetry (TGA), was verified a good thermal stability in allpolymers. The differential scanning calorimetry (DSC), allowed to conclude that the samplesare amorphous. And dynamic mechanical thermal analysis (DMTA), allowed us to conclude thatgreater incorporation of oil leads to a decrease of the glass transition temperature, indicatingthat the oil acts as a plasticizer.

Atualmente, cerca de 800 000 toneladas, por ano, de óleo alimentar usado são descartadas indevidamente no ambiente, afetando a qualidade das águas e dificultando o trabalho das ETARs. Posto isto, a necessidade de desenvolver estratégias para a diminuição de impacto ambiental e aliar estas com a reutilização de resíduos é cada vez mais importante. Por outro lado, o desenvolvimento de materiais poliméricos cada vez mais compatíveis com o meio ambiente é uma área de elevado interesse, especialmente se estes materiais forem derivados de fontes renováveis. Desta forma, o principal objetivo deste trabalho é a valorização do óleo alimentar usado pela população, tornando-o uma matéria – prima sustentável para a produção de embalagens com características ideais que permitam o armazenamento de produtos de limpeza e, assim, diminuir o impacto ambiental que o seu descarte inadequado provoca. No primeiro capítulo apresenta-se o enquadramento teórico do problema do descarte do óleo alimentar usado, das características químicas e físicas do mesmo, do seu potencial na área de polímeros e a descrição de estudos da literatura nos quais utilizam esta matéria – prima para a produção de materiais poliméricos. No segundo capítulo é apresentada a caracterização de óleos usados e virgens, através de métodos analíticos quantitativos e métodos espectroscópicos, com o propósito de comparar as amostras e confirmar a eficácia do óleo alimentar usado no processo de polimerização. É também apresentado um planeamento experimental com o qual se verificaram as condições ótimas para um rendimento da reação de hidrólise maximizado uma vez que, neste trabalho, se optou pela utilização dos ácidos gordos (AGOU) na polimerização. Por fim, é descrita a caracterização dos ácidos gordos obtidos para verificar a eficácia do seu isolamento. No terceiro capítulo é discutida a otimização do processo de polimerização, os reagentes utilizados e a sua função na matriz polimérica que levaram à obtenção de polímeros até 37.5% de AGOU. É também apresentado um estudo de polimerização com o óleo de soja epoxidado acrilado (AESO) para comparar com a utilização de AGOU em termos de reatividade. Posteriormente, são apresentados estudos térmicos, como termogravimetria (TGA), com a qual se verificou uma boa estabilidade térmica em todos os polímeros, calorimetria diferencial de varrimento (DSC), que permitiu concluir que as amostras são amorfas e análise dinâmica termomecânica (DMTA), a partir da qual se discutiu os módulos de elasticidade e o fator tan δ que permitiram concluir que uma maior incorparação de óleo leva a uma diminuição da temperatura de transição vítrea, indicando que estes atuam como um plastificante.