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Title:
POLYMERIC DEPOLLUTANT FOAM COMPOSITION, METHOD FOR PRODUCING SAME AND USE THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/152608
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a polymeric depollutant foam composition capable of absorbing oily pollutants from water or soil, and further capable of biodegrading, thereby releasing micro- and macronutrients into the environment. The foam composition to which the invention relates comprises: - vegetable oils rich in ricinoleic acid and derivatives thereof; - industrial waste from vegetable oil production or originating from utilization of plants; - industrial waste containing sugars; - alumina trihydrate; - micro- and macronutrients; - microorganisms.

Inventors:
VIECELI, Antonio Carlos (Rua Itanhaém, n.º 960 Marambaia, -000 Vinhedo - SP, 13280-000, BR)
CUEVAS PERLAZA, Laurencio (Rua Silvio Humberto Imperator, n.º 267 Fundo, Canjaranas -000 Vinhedo -SP, 13280-000, BR)
SCOTT, José Guilherme (Rua Presidente Prudente, n.º 111 Condominio Marambaia, -000 Vinhedo - SP, 13280-000, BR)
FURLAN, Pedro Ricardo (Rua Itanhaém, n.º 1027 Marambaia, -000 VINHEDO - SP, 13280-000, BR)
Application Number:
BR2018/050043
Publication Date:
August 30, 2018
Filing Date:
February 23, 2018
Export Citation:
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Assignee:
VIECELI, Antonio Carlos (Rua Itanhaém, n.º 960 Marambaia, -000 Vinhedo - SP, 13280-000, BR)
CUEVAS PERLAZA, Laurencio (Rua Silvio Humberto Imperator, n.º 267 Fundo, Canjaranas -000 Vinhedo -SP, 13280-000, BR)
SCOTT, José Guilherme (Rua Presidente Prudente, n.º 111 Condominio Marambaia, -000 Vinhedo - SP, 13280-000, BR)
FURLAN, Pedro Ricardo (Rua Itanhaém, n.º 1027 Marambaia, -000 VINHEDO - SP, 13280-000, BR)
International Classes:
C08L75/04; B01J20/26; C02F1/28; C02F1/68; C08G18/08; C08G18/12; C08G18/36; C08G71/04; C08L3/06; C08L91/00; C08L101/14; C08L101/16
Foreign References:
BRPI0600784A2007-11-20
BRPI0900364A22011-04-12
CN104262561A2015-01-07
KR101631606B12016-06-17
Attorney, Agent or Firm:
ARIBONI, FABBRI & SCHMIDT SOCIEDADE DE ADVOGADOS (Rua Guararapes, 1909 7º Andar - Brooklin, -004 São Paulo - SP, 04561-004, BR)
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Claims:
Reivindicações

1. Composição de espuma despoluidora polimérica caracterizado por compreender:

compreende:

- óleos vegetais ricos em ácido ricinoleico e seus derivados;

- resíduos industriais de fabricação de óleo vegetal;

- resíduos industriais contendo açúcares oriundos da fabricação de óleo vegetal ou do beneficia mento de vegetais;

- óxido de alumínio triidratado;

- micro e macro nutrientes;

- microorganismos.

2. Composição de espuma despoluidora polimérica segundo reivindicação 1 caracterizado por compreender óleo de rícino ou óleo de mamona.

3. Composição de espuma despoluidora polimérica segundo reivindicação 1 caracterizado por compreender adicionalmente resíduo da cana de açúcar e da transesterificação do biodiesel que gera resíduos contendo glicerina ou glicerol.

4. Composição de espuma despoluidora polimérica segundo reivindicação 1 caracterizado por compreender compreende:

- óleo de rícino;

- resíduo tratado da fabricação de óleo de soja;

- resíduo tratado de melaço de soja;

- resíduo tratado de glicose de milho;

- açúcares oriundos da fabricação de óleo vegetal ou do beneficia mento de vegetais;

- óxido de alumínio triidratado;

- micro e macro nutrientes;

- microorganismos.

5. Composição de espuma despoluidora polimérica segundo reivindicação 1 caracterizado por compreender óleo ricinoleico numa quantidade de 30 a 85 % em massa de óleo ricinoleico, em relação à massa total da mistura, preferencialmente de 30 a 60 % em massa em relação à massa total da composição.

6. Composição de espuma despoluidora polimérica segundo reivindicação 1 caracterizado por compreender de 15 a 60 % em massa em relação à massa total da composição de resíduo de óleo vegetal tratado.

7. Composição de espuma despoluidora polimérica segundo reivindicação 1 caracterizado por compreender de 13 a 65 % em massa em relação à massa total de resíduo de melaça de soja tratado

8. Composição de espuma despoluidora polimérica segundo reivindicação 1 caracterizado por compreender de 8 a 55 % em massa em relação à massa total de resíduo de glicose de milho tratado.

9. Composição de espuma despoluidora polimérica segundo reivindicação 1 caracterizado por compreender de 01 a 10 % de óxido de alumínio triidratado, em massa em relação à massa total da composição.

10. Composição de espuma despoluidora polimérica segundo reivindicação 1 caracterizado por compreender de 0,2 a 10 % de nutrientes, preferencialmente 0,03 a 5% em massa em relação à massa da composição final.

11. Composição de espuma despoluidora polimérica segundo reivindicação 10 caracterizado por compreender nitrogénio, fósforo, potássio e cálcio.

12. Composição de espuma despoluidora polimérica segundo reivindicação 1 caracterizado por compreender microorganismos escolhidos do grupo constituindo de: bactérias aeróbicas, anaeróbicas, falcutativas e microaerófilos, Celvidrio ochaceae, Celvibrio Consorciados, Rizobium, Azotobacter chroococcum, Spirochaeta cytophaga, Bacillus subtilis e Bacillus megaterium, ou suas misturas.

13. Composição de espuma despoluidora polimérica segundo reivindicação 1 ou 12 caracterizado por compreender de 0,02 a 2 % de microorganismos, preferencialmente 0,03 a 3 % em massa em relação à massa total da composição.

14. Composição de espuma despoluidora polimérica segundo reivindicação 1 caracterizado por compreender em massa em relação à sua massa total da composição:

28 a 72 % de óleos vegetais ricos em ácido ricinoleico e seus derivados;

15 a 60 % resíduos industriais de fabricação de óleo vegetal; 13 a 65 % resíduos industriais contendo açúcares oriundos da fabricação de óleo vegetal ou do beneficia mento de vegetais;

1 a 10 % de óxido de alumínio triidratado;

0,2 a 10 % de micro e macro nutrientes;

0,2 a 2 % de microorganismos.

15. Composição de espuma despoluidora polimérica segundo reivindicação 1 caracterizado por compreender:

28 a 72 % de óleos vegetais ricos em ácidos ricinoleicos e seus derivados;

15 a 60 % de resíduo industrial tratado de processo de extração de óleo de soja;

8 a 30 % de resíduo industrial tratado de melaço de soja;

8 a 55 % de resíduo tratado de glicose de milho;

1 a 7 % de óxido de alumínio triidratado;

0,03 a 5 % de micro e macro nutrientes;

0,03 a 3 % de microorganismos.

16. Composição de espuma despoluidora polimérica segundo reivindicação 1 caracterizado por compreender em massa em relação à sua massa total da composição:

30 a 60 % de óleos vegetais ricos em ácidos ricinoleicos e seus derivados;

15 a 60 % de resíduo industrial tratado de processo de extração de óleo de soja;

8 a 30 % de resíduo industrial tratado de melaço de soja;

8 a 55 % de de resíduo tratado de glicose de milho;

1 a 7 % de óxido de alumínio triidratado;

0,03 a 5 % de micro e macro nutrientes;

0,03 a 3 % de microorganismos.

17. Processo de obtenção de espuma despoluidora polimérica segundo reivindicações 1 a 15 caracterizado por compreender as etapas abaixo:

(a) numa primeira etapa são introduzidos num reator químico a uma temperatura entre 100 e 160 °C os seguintes reagentes: óleos vegetais ricos em ácidos ricinoleicos e seus derivados, resíduo industrial de processo de extração de óleo de soja, resíduo industrial de melaço de soja e resíduo industrial contendo açúcares de milho, adicionados ainda um agente harmonizador de polaridade, dietanolamina, propileno glicol e aminas secundárias e terciárias, sob vácuo sendo que após de 2 a 4 horas a viscosidade atinge de 700 a 800 cps medida em aparelho Brooksfield;

(b) numa segunda etapa, à mistura obtida na etapa anterior são adicionados o óxido de alumínio trihidratado e o agente expansor de cadeia juntamente com o catalisador, num misturador a frio com agitação, sendo em seguida é transferida a massa para os moldes para obtenção do produto final.

18. Processo de obtenção de espuma despoluidora polimérica segundo reivindicação 17 caracterizado por compreender adicionalmente resíduo da cana de açúcar e da transesterificação do biodiesel que gera resíduos contendo glicerina ou glicerol.

19. Processo de obtenção de espuma despoluidora polimérica segundo reivindicação 17 caracterizado por compreender em massa em relação à massa da mistura cerca de 0,5 a 5 % de dietanolamina; cerca 0,2 a 6 % de propileno-glicol e cerca 0,2 a 3 % de aminas secundárias e/ou terciárias.

20. Processo de obtenção de espuma despoluidora polimérica segundo reivindicação 17 caracterizado por compreender uma relação molar de 1 :1 de catalisador em relação à massa reacional.

21. Processo de obtenção de espuma despoluidora polimérica segundo reivindicação 17 caracterizado por compreender 5 a 15 % em massa em relação à massa total da mistura de agente expansor solução aquosa contendo micro e macro nutrientes, como nitrogénio, fósforo, potássio e cálcio.

22. Espuma despoluidora polimérica conforme reivindicações anteriores caracterizada por ser de poliuretano e apresentar-se em diversas formas adequadas ao seu tipo de aplicação.

23. Uso de espuma despoluidora polimérica conforme reivindicação 22 caracterizada por absorver poluentes oleosos da água ou do solo, e ainda capaz de se biodegradar, liberando micro e macro nutrientes para o meio ambiente.

Description:
COMPOSIÇÃO DE ESPUMA DESPOLUIDORA POLIMÉRICA, PROCESSO PARA

OBTÊ-LA E USO

Campo de Aplicação

[001] A presente invenção trata de composição de espuma de poliuretano despoluidora polimérica capaz de absorver poluentes oleosos da água ou do solo, e ainda capaz de se biodegradar, liberando micro e macro nutrientes para o meio ambiente.

Estado da técnica

[002] Já se conhecem espumas despoluidoras de ambientes aquosos com poluentes oleosos, produzidas a base de polímeros como poliuretano, poliéster e outros, empregando-se adicionalmente à matérias-primas, óleos vegetais, como o óleo de soja, ou de mamona (óleo de rícino), assim como o emprego de sais, hidróxidos ou óxidos de metais, como o alumínio, para melhorar sua propriedade anti-chama.

[003] O documento GB 1485828 descreve espuma polimérica a prova de fogo contendo aditivos como sais ou óxido de alumínio.

[004] O documento GB 947642 descreve espuma de poliuretano obtido a partir de óleos de ricinoleicos, poliglicóis, glicerol, ou óleo de rícino, podendo ainda conter silicone. O documento CA 1267090 trata de espuma deO poliéster ou poliuretano que pode conter óleo de soja ou de mamona, ou ainda óxido de alumínio como ensina o documento US 8933140.

[005] O documento WO 1999056556 ensina a obtenção de uma espuma de termoplástico a base de proteína e amido, empregando também óleo de mamona ou soja e um hidrato de óxido de metal que pode ser alumínio.

[006] O documento BR 0001942-9 trata de aperfeiçoamentos introduzidos em processo de obtenção de poliol de longas cadeias moleculares para confecção de peças rígidas em poliuretano, utilizando como matéria-prima principal o óleo da mamona (" ricinus communis ") submetido a um ciclo de produção que demanda menos tempo, sob temperaturas mais elevadas, valendo-se da injeção de gás inerte e hidrogénio em períodos cíclicos de curta duração. O processo utilizando óleos vegetais para se obter polióis com longas cadeias moleculares, adequados para a confecção tanto de peças rígidas como flexíveis em poliuretano, apresentando um ciclo de produção sensivelmente mais curto - da ordem de 2 horas a duas horas e meia e que resulta num poliol isento de umidade, que permite a confecção de peças de poliuretano com densidades da ordem de 1200 a 1300 Kg/m 2 . Este processo prevê a mistura dos seguintes componentes, em massa: óleo de mamona: 70 % a 82% óleo de soja: 10% a 25% aminas primárias e secundárias: 0,5% a 1% surfactantes siloxanos: 0,2% a 1% poliglicóis: 0,1% sacarose: 3% a 10%. Esta mistura é submetida a um aquecimento da ordem de 130 a 150 Celsius, e durante este preparo é injetado na mistura um gás inerte, a intervalos curtos, podendo- se ainda injetar hidrogénio, para se obter uma molécula mais longa. Esse material se refere a um tipo de resina com uma densidade maior (acima de 1000kg/cm3), para peças a serem utilizadas em diferentes áreas industriais (automotiva, moveis, decoração, linha branca, etc), assim como para aplicação em pisos como impermeabilizante. O produto final obtido trata de poliuretano rígido e não de espuma.

[007] O documento BR 0900364-9 trata de um processo de fabricação de um material absorvente para emprego na remoção de contaminantes em meio aquático, sendo que o material em questão é uma espuma flocada, obtida com base no emprego de poliol vegetal, uma carga de microorganismo, que é empregado para promover a aceleração da biodegradação do produto, além de um reagente que é o Metildiisocianato. O processo proposto prevê uma etapa inicial onde um dado volume do poliol vegetal, onde é acrescido o reagente MDI, em uma proporção de 1:1 na presença de uma quantidade de Acidithiobacillus thiooxidans ao redor de 2%. Em uma segunda etapa, as matérias-primas homogeneizadas passam por uma fase de reação no interior de um molde fechado, reação essa que perdura por um período de tempo de aproximadamente um minuto; ao final da reação, o bloco de espuma resultante é mantido em repouso por vinte e quatro horas, durante o qual ocorre a cura do material. Terminada a cura, o bloco de espuma então formado é submetido a uma etapa de corte e posteriormente a uma etapa de trituração.

[008] O documento BR 1103089-5 trata de um material absorvente para emprego na remoção de efluentes oleosos e processo para a sua produção, o qual é obtido a partir de uma resina vegetal produzida com uma parcela de aproximadamente 80% de óleo vegetal oriundo, preferivelmente porém não exclusivamente, do processamento de mamona, dita parcela de óleo vegetal é alimentada em um reator juntamente com uma parcela de aproximadamente 20% de ácidos graxas oriunda preferivelmente da etapa de transesterificação ocorrida durante a produção do biodiesel, bem como silicone, na faixa de aproximadamente 0,05%, e aminas, na faixa de aproximadamente 1%, dito reator sendo aquecido a uma temperatura de 100 graus centígrados por um período de quatro horas gerando a resina vegetal que é posteriormente, em uma etapa de moldagem, acrescida de aproximadamente 50% de isocianato e 5% de água para provocar a expansão, gerando um bloco de espuma que é posteriormente fragmentado, de modo a gerar o material absorvente ora proposto para emprego na remoção de efluentes oleosos.

[009] A grande dificuldade do homem da técnica é o desenvolvimento que espuma despoluidora de substâncias oleosas do meio ambiente aquático ou terrestre que apresente boa performance na sua capacidade de absorção, baixo custo de produção e que ainda seja biodegradável, sem prejuízo ao meio ambiente.

[0010] O homem da técnica já conhece composições empregando óleo de mamona, produto muito eficaz para obtenção de espuma de poliuretano. Ocorre que este componente apresenta custo alto, por isto o homem da técnica já tentou empregá-lo misturado com glicerol, ou glicerina residual oriunda da produção de biodiesel, mas o glicerol ou glicerina residual tiveram seu custo aumentado, quando não escassa sua oferta no mercado.

[0011] A solução representada pela presente invenção, foi o emprego de resíduos industriais brutos descartados pelas indústrias de extração de óleos vegetais, e com isso o abaixamento do custo final de produção da espuma. Além disso, foram acrescentados, como será melhor explicado mais adiante, dois componentes: a alumina triidratada que evita incêndios quando da absorção de hidrocarbonetos e o agente expansor contendo micro e macro nutrientes para melhorar a biodegradabilidade do produto final e por sua vez melhorar a performance como fertilizante ou nutriente do meio ambiente.

Vantagens

[0012] A principal vantagem da invenção é limpar os derramamentos de hidrocarbonetos em meios aquosos e terrestres, sem prejudicar a fauna e a flora aquática e terrestre, assim como não agredir os seres humanos quando da sua manipulação, tanto para aqueles que a produzem, quanto para aqueles que os aplicam. Os produtos existentes no mercado para esse tipo de trabalho, são muitos, e têm se mostrado totalmente ineficientes e muitas vezes de altíssimo custo, não compensando sua utilização, pois: não absorvem o poluente por completo; afundam juntamente com o hidrocarboneto absorvido poluindo os fundos aquáticos, não são biodegradáveis, são descartados inadequadamente, etc. Além disto, são produzidos com matéria-prima de origem não vegetal e com isso não têm um destino certo para seu descarte. Existem casos onde o custo para aplicar esses produtos é muito alto, inviabilizando os cuidados emergenciais com a natureza e prejudicando-a cada vez mais. A cada dia que passa é necessário cuidar da natureza que está sendo ameaçada de extinção por diversos ataques com produtos químicos que, por um lado, resolvem o problema imediato, mas, por outro, causam danos colaterais piores ainda.

[0013] Em suma, foi desenvolvida uma composição de espuma despoluidora polimérica que apresentasse as seguintes vantagens:

- apresentasse boa performance para absorção de poluentes oleosos ou de hidrocarbonetos do meio aquático, como oceano, lagos, rios, etc ou terrestres;

- representasse um produto atóxico ou não-poluente, para as pessoas que estivessem ao cargo de sua produção ou aplicação, podendo ser descartado no meio ambiente, sem prejuízo do mesmo;

- fosse biodegradável após uso;

- apresentasse densidade e conformação estrutural capaz de boiar na água durante o processo de absorção do poluente e afundar após concluída a absorção;

- empregasse resíduos industriais de outras fabricações como matérias-primas para sua obtenção, diminuindo seu custo e eliminando a necessidade de descarte deste resíduos. Descrição Resumida da Invenção

[0014] A presente invenção trata de espuma despoluidora polimérica compreende:

- óleos vegetais ricos em ácido ricinoleico e seus derivados;

- resíduos industriais oriundos da fabricação de óleo vegetal ou do beneficia mento de vegetais;

- resíduos industriais contendo açúcares oriundos da fabricação de óleo vegetal ou do beneficia mento de vegetais; - óxido de alumínio triidratado;

- micro e macro nutrientes;

- microorganismos;

e processo para obtê-la.

[0015] A composição pode ainda conter resíduos da cana de açúcar e da transesterificação do biodiesel que gera resíduos de glicerina ou glicerol.

[0016] A espuma despoluidora polimérica segundo a invenção é de poliuretano e apresenta boas propriedades de adsorção de óleos ou hidrocarbonetos e flutuabilidade. Descrição detalhada da invenção

[0017] A composição de espuma despoluidora polimérica de poliuretano conforme a invenção é composta de quatro matérias primas, compreendendo um óleo vegetal e resíduos de processos de produção, como os abaixo indicados:

[0018] 1 - Óleos vegetais (rícinos) contendo ácido ricinoleico que tem o poder de incrementar o número de OH (OH = hidroxilas) para obter maior resistência e dureza no produto final. Os óleos vegetais são obtidos através da prensagem e filtragem das suas sementes. Um exemplo de óleo vegetal ricinoleico empregado é o óleo de rícino ou óleo de mamona.

[0019] 2 - Resíduos industriais brutos da extração de óleo de soja, que eram descartados e, segundo a invenção são tratados e convertidos num elemento polimérico para ajudar na absorção dos hidrocarbonetos, apresentando enzimas como a "lipase" (lipases são enzimas que atuam sobre lipídeos, catalisando alguma reação química que estas moléculas possam sofrer), neste caso, para uma biodegradação mais eficaz.

[0020] 3 - Resíduos industriais de melaço (xarope) proveniente do processo de produção de derivados de vegetais como a soja e são utilizados na composição da cadeia molecular com alta OH, para aumentar o poder de biodegradabilidade, contendo em sua composição molecular, microrganismos.

[0021] 4 - Resíduos industriais contendo glicose de milho, que por conterem sacarose ajuda tanto na absorção dos vazamentos, como também por conterem microrganismos, auxilia na biodegradabilidade da espuma utilizada.

[0022] Esses quatro componentes residuais e de origem vegetal segundo uma forma preferencial de realização da invenção, estão abaixo indicados:

Rícinos

Resíduo tratado da fabricação de óleo de soja

Resíduo tratado de melaço de soja

Resíduo tratado de glicose de milho

[0023] A presente invenção trata de espuma despoluidora polimérica segundo a invenção compreende:

- óleo de rícino;

- resíduo tratado da fabricação de óleo de soja;

- resíduo tratado de melaço de soja;

- resíduo tratado de glicose de milho;

- açúcares oriundos da fabricação de óleo vegetal ou do beneficia mento de vegetais;

- óxido de alumínio triidratado;

- micro e macro nutrientes;

- microorganismos.

[0024] Rícinos:

[0025] O óleo vegetal rico em ácidos ricinoleico preferencial é o óleo de rícino devido ao seu elevado teor em ácido ricinoleico, combinado com a sua disponibilidade e baixo custo. O óleo de rícino ou óleo de mamona (ou azeite de rícino ou mamona) é obtido a partir das sementes da planta R/c/nus communis, que contém aproximadamente 40 a 50 por cento de óleo. O óleo por sua vez contém 70 a 77 por cento dos triglicerídeos do ácido ricinoleico. Diferentemente das próprias sementes desta planta, não é tóxico, pois a ricina não é solúvel no óleo.

[0026] O óleo de mamona ou óleo de rícino, compreende triglicérideos de ácidos graxos contendo 18 carbonos consistindo aproximadamente de 90% de hidroxiácidos, praticamente todos os ácidos ricinoleicos, além de ácido oleico e ácido linoleico. O óleo consiste em cerca de 70% de éster tri-hidroxílico, triricinoleato de glicerila e cerca de 30% de éster di-hidroxílico, mono-oleato diricinoleato de glicerila ou monolinoleatodiricinoleato de glicerila.

[0027] Emprega-se óleo ricinoleico numa quantidade de 30 a 85 % em massa de óleo ricinoleico, em relação à massa total da mistura, preferencialmente de 30 a 60 % em massa em relação à massa total da composição. Como exemplo, podemos citar o óleo de mamona, ou óleo de rícino.

[0028] Resíduo industrial de processo de extração de óleo de soja:

[0029] O resíduo de óleo de soja é adquirido no mercado como óleo bruto. Este óleo bruto é aquecido entre 75 e 85 °C, e jogado em água fria para provocar choque térmico, resultando na separação de 10% de lecitina, 15% de gorduras decantáveis, sendo ainda descartados 5% de resíduo imiscível. Obtêm-se ao final 60 a 70 % de resíduo tratado, empregável na composição da espuma.

[0030] Emprega-se preferencialmente de 15 a 60 % deste resíduo em massa em relação à massa total da composição.

[0031] Resíduo de melaço de soja:

[0032] O resíduo industrial de melaço de milho apresenta-se na forma pastosa (coloração preta), sendo oriundo da extração de óleo de soja que é solúvel em água.

[0033] Este resíduo sofre pré-trata mento para retirada de magnésio, cálcio, fósforo, potássio e ferro, num total de aproximadamente 3 a 5 % em massa. O processo para extração de sacarose é realizado por destilação, extraindo-se 5 a 10 % de água. A sacarose resultante é chamada de melaça, sendo que os açúcares correspondem a 60 a 70 % em massa.

[0034] Emprega-se de 13 a 65 %, preferencialmente de 10 a 70 %, em massa resíduos industriais contendo açúcares oriundos da fabricação de óleo vegetal, preferencialmente de soja, em relação à massa total da composição.

[0035] Resíduos industriais contendo açúcares de milho:

[0036] Estes resíduos são diretamente obtidos das indústrias extratoras de óleos vegetais, como por exemplo de milho. O milho é esmagado durante seu beneficia mento para obtenção de óleo de milho, resultando um resíduo pastoso contendo glicose. Este resíduo pastoso é tratado a quente e por destilação retira-se 5 % de água e obtem-se um concentrado de glicose ao qual é adicionado ainda dietanolamina para aumentar o número de hidroxilas funcionais.

[0037] Emprega-se de 8 a 55 %, preferencialmente de 10 a 60 %, em massa deste resíduo industrial na composição da espuma.

[0038] O homem da técnica já conhece espuma de poliuretano obtida com emprego de sacarose de cana de açúcar, mas a espuma obtida com estes dois resíduos industriais (melaço de soja e resíduo contendo glicose de milho), se apresentou melhor do que a anterior.

[0039] Óxido de alumínio triidratado:

[0040] Este componente é o responsável pelo proteção térmica e anti-chamas da espuma obtida ao final.

[0041] É empregado de 01 a 10 % de óxido de alumínio triidratado, em massa em relação à massa total da composição, preferencialmente entre 5 e 10 %.

[0042] Micro e macronutrientes:

[0043] Correspondem a 0,2 a 10 % de microorganismos, preferencialmente 0,03 a 5% em massa em relação à massa da composição final. Como alguns exemplos podemos citar: nitrogénio, fósforo, potássio e cálcio.

[0044] Microorganismos:

[0045] Os microorganismos empregáveis são escolhidos do grupo constituindo de: bactérias aeróbicas, anaeróbicas, falcutativas e microaerófilos, Celvidrio ochaceae, Celvibrio Consorciados, Rizobium, Azotobacter chroococcum, Spirochaeta cytophaga, Bacillus subtilis e Bacillus megaterium, ou suas misturas.

[0046] São adicionados de 0,02 a 2 %, preferencialmente 0,03 a 3 % de microorganismos, em massa em relação à massa total da composição.

[0047] Tanto o melaço de soja como resíduo contendo açúcar de milho, apresentam naturalmente enzimas.

[0048] Os componentes são misturados e se transformam em uma resina de alta taxa de OH funcional, para formar um retículo com mudança de sua polaridade molecular, o que aumenta sua capacidade de absorção de hidrocarbonetos.

[0049] Segundo uma forma de realização da invenção, a composição despoluidora polimérica compreende em massa em relação à sua massa total da composição:

28 a 72 % de óleos vegetais ricos em ácido ricinoleico e seus derivados;

15 a 60 % resíduos industriais de fabricação de óleo vegetal; 13 a 65 % resíduos industriais contendo açúcares oriundos da fabricação de óleo vegetal ou do beneficia mento de vegetais;

1 a 10 % de óxido de alumínio triidratado,

0,2 a 10 % de micro e macro nutrientes;

0,2 a 2 % de microorganismos.

[0050] Segundo outra forma de realização da invenção, a composição despoluidora polimérica compreende em massa em relação à sua massa total da composição:

28 a 72 % de óleos vegetais ricos em ácidos ricinoleicos e seus derivados;

15 a 60 % de resíduo industrial tratado de processo de extração de óleo de soja;

8 a 30 % de resíduo industrial tratado de melaço de soja;

8 a 55 % de resíduo tratado de glicose de milho;

1 a 7 % de óxido de alumínio triidratado;

0,03 a 5 % de micro e macro nutrientes;

0,03 a 3 % de microorganismos.

[0051] Segundo ainda outra forma de realização da invenção (faixas mais estreitas), a composição despoluidora polimérica compreende em massa em relação à sua massa total da composição:

30 a 60 % de óleos vegetais ricos em ácidos ricinoleicos e seus derivados;

15 a 60 % de resíduo industrial tratado de processo de extração de óleo de soja;

8 a 30 % de resíduo industrial tratado de melaço de soja;

8 a 55 % de de resíduo tratado de glicose de milho;

1 a 7 % de óxido de alumínio triidratado;

0,03 a 5 % de micro e macro nutrientes;

0,03 a 3 % de microorganismos.

[0052] A principal diferença da presente invenção comparada com as invenções do estado da técnica é a matéria-prima nela utilizada, compreendendo matérias de baixo custo, como por exemplo: o resíduo da extração do óleo de soja, extração da melaça (xarope) do processo de produção do óleo de soja, e a glicose extraída de milho (amido de milho) que, dá maior poder de degradabilidade após a absorção dos hidrocarbonetos, e ainda após jogados na terra para a decomposição (são biodegradáveis), podem ser utilizados como adubo também.

[0053] Processo de obtenção da espuma:

[0054] Primeira etapa do processo:

[0055] Numa primeira etapa são introduzidos num reator químico a uma temperatura entre 100 e 160 °C os seguintes reagentes: óleos vegetais ricos em ácidos ricinoleicos e seus derivados, resíduo industrial de processo de extração de óleo de soja, resíduo industrial de melaço de soja e resíduo industrial contendo açúcares de milho, adicionados ainda um agente harmonizador de polaridade, dietanolamina, propileno glicol e aminas secundárias e terciárias, sob vácuo sendo que após de 2 a 4 horas a viscosidade atinge de 700 a 800 cps medida em aparelho Brooksfield.

[0056] Emprega-se em massa em relação à massa da mistura cerca de de 0,5 a 5 % de dietanolamina; cerca 0,2 a 6 % de propileno-glicol e cerca 0,2 a 3 % de aminas secundárias e/ou terciárias.

[0057] Na primeira etapa os reagentes sofrem uma policondensação para formar os grupos de OH e radicais livres. Através da reação de polimerização aumentam as cadeias poliméricas, resultando num retículo com polaridade, ou seja, aumenta na cadeia molecular o número de hidroxilas funcionais OH (exemplo: de 100 OH para 400 OH), sendo que sem essa reação a quente, seria impossível adquirir as características finais deste polímero.

[0058] Esta reação provoca a separação de cargas elétricas fazendo com que as moléculas, se tornem dipolares. Terminado esse processo no reator, obtém-se a resina polimérica que será utilizada para a segunda etapa do processo.

[0059] Além do agente harmonizador de polaridade pode-se ainda empregar surfactante silicone.

[0060] Da reação das matérias primas obtém-se um produto contendo óleos triglicerídeos, que formam um pré-polímero apresentando a polaridade ideal para obtenção do produto final, através da segunda etapa.

[0061] Esta etapa é fundamental, pois ocorrem reações que harmonizam as polaridades das moléculas das matérias-primas, antes de obter-se o produto final.

[0062] Após a reação no reator o produto homogeneizado e com polaridade harmonizada, apresenta melhor poder de absorção de hidrocarbonetos e produtos não miscíveis em água ou que seja hidrofóbico, isto é, não absorve água.

[0063] A miscibilidade dos resíduos de soja e a glicose é a que garante a biodegradação, após o uso da espuma na absorção, apois apresentam enzima e microorganismos. Sendo assim, acelera a decomposição do produto absorvido que, por sua vez, colabora com o meio ambiente para uma rápida recuperação do solo, retornando ao meio ambiente e fechando assim um ciclo completo de proteção ao meio ambiente, iniciando com o plantio (ricinus, soja e milho), a extração, os resíduos de processo de produção, a absorção dos vazamentos, a biodegradação e, finalmente, retornando para a natureza para um novo ciclo de plantio.

[0064] A composição pode ainda conter resíduos de cana de açúcar e/ou da transesterificação do biodiesel que gera resíduos de glicerina ou glicerol.

[0065] Segunda parte do processo de produção:

[0066] Numa segunda etapa, à mistura obtida na etapa anterior são adicionados o óxido de alumínio trihidratado e o agente expansor de cadeia juntamente com o catalisador, num misturador a frio com agitação, sendo em seguida transferida a massa para os moldes para obtenção do produto final.

[0067] O catalisador pode ser qualquer um conhecido do homem da técnica para obtenção de poliuretanos, mas preferencialmente emprega-se de 35 a 75 % em massa de isocianatos em relação à massa da mistura, ou uma relação molar de 1: 1 de catalisador em relação à massa reacional.

[0068] Em processos antigos de obtenção de poliuretano empregava-se como agentes expansores para formação de espuma o gás freon, que atualmente é proibido de emprego por ser altamente tóxico.

[0069] Para que ocorra a expansão é utilizado um líquido expansor de cadeias com micro e macro nutrientes que, além de expandir a espuma de forma ecologicamente correta (não se usa gás CFC), ele representa um excelente componente para nutrir a terra, quando da decomposição do produto já utilizado após absorção dos hidrocarbonetos, pois trata-se de uma solução aquosa que compreende micro a macro nutrientes. Emprega-se de 5 a 15 % em massa em relação à massa reacional desta solução, que compreende micro e macro nutrientes como: nitrogénio, fósforo, potássio e cálcio, na forma de seus sais ou óxidos como por exemplo: fosfato de potássio ou óxido de cálcio.

[0070] Segundo uma forma preferencial de realização da invenção, a massa contida no misturador da segunda etapa é imediatamente despejada em moldes, de lm x lm x lm, onde inicia a expansão do produto, transformando-o em espuma polimérica. Após a formação da espuma deixa-se decantar por 12 horas para em seguida desmoldar. Os blocos de espuma podem ser cortados ou triturados conforme aplicação almejada.

[0071] O material polimérico final pode ser considerado "verde" pois é fabricado a partir de: óleos vegetais, e resíduos de processos de produção de extração de óleo de soja, glicerina e melaço, e utilizado na absorção de vazamentos de hidrocarbonetos (derivados de petróleo e outros tipos de óleos não miscíveis em água), em meios aquosos e/ou terrestres, com características de biodegradação após o uso, servindo também de adubo.

[0072] Apresentação final do produto:

- triturado em partículas de diversos tamanhos, inclusive em alguns casos de vazamentos onde fica um espelho de óleo sobre a água, pode-se transformar em pó para a limpeza total do derramamento;

- triturado com maiores dimensões para serem colocados em barreiras de contenção;

- cortado em lâminas para limpeza de pisos de diversos tipos.

[0073] O primeiro impacto em relação às tecnologias anteriores é a utilização de resíduos industriais de processo de produção de óleos vegetais, que normalmente seriam descartados e, hoje, adquiridos a baixíssimo custo. Com os pré-trata mentos já explicadas eles podem ser adicionados ao óleo de mamona no reator e podem fazer a troca de polaridade e por sua vez os polióis também. Outro fator relevante é a adição de alumina triidratada que torna o produto final auto-extinguível e o agente expansor contendo micro e macro nutrientes, que facilita a decomposição do produto final usado, isto é, com hidrocarbonetos absorvidos e auxiliam na fertilização do meio onde o produto for descartado.

[0074] Os exemplos a seguir possuem finalidade meramente ilustrativa da invenção, não devendo serem empregados para efeitos limitativos da mesma.

Exemplo 1 [0075] Foi realizado um ensaio com a invenção que empregou inicialmente as seguintes matérias-primas:

Óleo de Rícino

Resíduo industrial da fabricação de óleo de soja

Resíduo industrial de melaço de soja

Resíduo industrial de glicose de milho

[0076] O resíduo industrial da fabricação de óleo de soja foi adquirido no mercado como óleo bruto. Este óleo bruto foi aquecido a aproximadamente 90 °C, dividido em 3 porções, sendo cada uma introduzida sucessivamente em água fria para que provocasse choque térmico, resultando na separação de 10% de lecitina, 15% de gorduras decantáveis, sendo ainda descartados 5% de resíduo imiscível. Obteve-se ao final 70 % de resíduo tratado, que foi empregado na composição da espuma.

[0077] O resíduo industrial de melaço de milho empregado apresentou-se na forma pastosa (coloração preta). Este resíduo sofreu pré-trata mento para retirada de magnésio, cálcio, fósforo, potássio e ferro, num total de aproximadamente 5 % em massa. O processo para extração de sacarose foi realizado por destilação, extraíndo-se 20 % de água. A sacarose resultante foi chamada de melaça, sendo que os açúcares corresponderam a 75 % em massa.

[0078] Empregou-se outro resíduo industrial de indústrias extratoras de óleos vegetais, no caso de milho. O milho foi esmagado durante seu beneficia mento para obtenção de óleo de milho, resultando um resíduo pastoso contendo glicose. Este resíduo pastoso foi tratado a quente e por destilação. Retirou-se 20 % de água e obteve-se um concentrado de glicose ao qual foi adicionada ainda dietanolamina, para aumentar o número de hidroxilas funcionais.

[0079] O óleo de mamona mais os três resíduos industriais pré-tratados foram empregados numa primeira etapa, em que foram introduzidos num reator químico as quantidades de reagentes em massa em relação à massa total da mistura, indicados na Tabela 1 abaixo:

Componente % em massa em relação

à massa reacional Oleo de mamona 50 %

Resíduo industrial tratado oriundo da extração de 30 %

óleo de soja

Resíduo industrial tratado de melaça de soja 15 %

Resíduo industrial tratado de glicose de milho 20 %

Dietanolamina 2,5 %

Propileno glicol 2 %

TABELA 1

[0080] A amina terciária 1,4 diazabiciclo (2,2,2) octano empregada apresentou-se dissolvida em dipropileno glicol (63 a 70% em massa).

[0081] A temperatura foi elevada a uma temperatura 140 °C e mantida sob vácuo e agitação, sendo que após 2 horas a viscosidade atingiu de 800 cps, medido em aparelho Brooksfield.

[0082] A mistura obtida na etapa anterior foi transferida para um misturador onde foram adicionados o óxido de alumínio trihidratado e o agente expansor de cadeia juntamente com o catalisador, a frio e com agitação, tendo sido imediatamente despejada em moldes, de lm x lm x lm onde iniciou a expansão do produto, transformando-o em espuma polimérica. Após a formação da espuma deixou-se decantar por 12 horas para em seguida desmoldar

[0083] Abaixo Tabela 2 que indica o teor de cada componente adicionado, em porcentagem em massa em relação à massa reacional:

TABELA 2

[0084] Como catalisador foi empregado o MDI polimérico (difenilmetano-diisocianato). [0085] A solução aquosa para expansão continha 10% em massa de micro e macro nutrientes: 2,5 % em massa de nitrogénio, 2,5 % em massa de fósforo, 2,5 % em massa de potássio e 2,5 % em massa de cálcio.

[0086] Metodologia empregada nos testes de flutuabilidade e absorção, da resina de poliuretano obtida:

[0087] As análises de absorção de óleo e água, e o ensaio de flutuabilidade foram realizadas em triplicata, segundo a norma ASTM F726-12.

a) Absorção de óleo e água

[0088] Três tipos de óleos lubrificantes foram empregados nesta análise, sendo:

1. 15W-40

2. 25W-50

3. 85W-140

[0089] As amostras, bem como os óleos utilizados, foram acondicionadas 24 h antes do ensaio em uma sala climatizada à temperatura de 23 ± 2 °C, e umidade de 70 ± 20%. O material seco foi pesado, aproximadamente 5 g. O material (corpo de prova) foi disposto sobre uma lâmina de óleo com espessura superior a amostra, flutuando livremente por 15 minutos, sem interferências. Logo após, o corpo de prova fora gerado foi novamente pesado. O mesmo procedimento foi realizado utilizando como meio, água destilada.

[0090] As amostras, bem como os óleos utilizados, foram acondicionadas 24 h antes do ensaio em uma sala climatizada à temperatura de 23 ± 2 °C, e umidade de 70 ± 20%. O material seco foi pesado, aproximadamente 5 g. O material (corpo de prova) foi disposto sobre uma lâmina de óleo com espessura superior a amostra, flutuando livremente por 15 minutos, sem interferências. Logo após, o corpo de prova fora gerado foi novamente pesado. O mesmo procedimento foi realizado utilizando como meio, água destilada.

b) Flutuabilidade

[0091] Pesou-se 5 g de amostra, a qual foi adicionada a 1,5 L de água. O sistema foi agitado a 140 rpm por 15 minutos. Decorrido esse tempo, o sistema foi colocado em repouso por 2 minutos e observado.

[0092] Resultados

[0093] Abaixo seguem os resultados notados, de forma quantitativa informativa não atrelada a critérios de aceitação segundo a norma ASTM F726-12.

a) Absorção de óleo e água

[0094] As capacidades de absorção obtidas para cada tipo de óleo e água estão descritos na Tabela 3 abaixo indicada:

TABELA 3

b) Flutuabilidade

[0095] Após a realização do teste de flutuabilidade, anotou-se as condições do ensaio, as quais estão apresentadas na Tabela 4 a seguir:

TABELA 4

[0096] Conclusão

[0097] A capacidade de absorção foi muito semelhante nas três amostras de óleos, não apresentando diferenças significativas quanto a capacidade de absorção de hidrocarbonetos para a espuma de poliuretano. A amostra avaliada de ESPUMA POLIURETANO apresentou flutuabilidade durante as três provas dos ensaios aplicados.