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0 UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGICAS BACHARELADO INTERDISCIPLINAREM CIÊNCIA E TECNOLOGIA ALCINO ARAUJO NASCIMENTO NETO JEFFERSON MOURA SANTOS MATHEUS FONTENELE DO CARMO PABLO RAMALHO LUCIO SAMARA DA PAIXAO SANTOS VIEIRA PRODUÇÃO DE SABÃO DURO DE ÓLEO BABAÇU São Luís - MA 2015 1 ALCINO ARAUJO NASCIMENTO NETO JEFFERSON MOURA SANTOS MATHEUS FONTENELE DO CARMO PABLO RAMALHO LUCIO SAMARA DA PAIXAO SANTOS VIEIRA PRODUÇÃO DE SABÃO DURO DE ÓLEO BABAÇU Trabalho apresentado à disciplina Fundamentos de Química Orgânica e Biotecnologia do curso de Ciência e Tecnologia da Universidade Federal do Maranhão - UFMA, como requisito para a obtenção da terceira nota semestral. Orientador: Prof. Dr. Jose Renato De Oliveira Lima São Luís - MA 2015 2 RESUMO O trabalho começa tratando do contexto histórico do sabão, dando uma visão geral de como ele surgiu, e como os métodos de fabricação do mesmo evoluíram até o que é hoje. Trata-se apenas de uma breve formalização do texto, pois o que é tratado de fato é reação de saponificação e tudo que envolve este processo e seus derivados, como é o caso dos lipídeos, que são matéria prima básica para a fabricação do sabão, assim como o hidróxido de sódio ou potássio itens essenciais de sua constituição. Na reação de hidrólise ácida ocorre a formação de glicerol que é um importante armazenador de energia, o qual é base da membrana de muitos seres vivos dentre outras várias utilidades na indústria na produção de diversos produtos. Enquanto que na reação de hidrólise básica ocorre a formação de sais de ácidos graxos os quais são chamados popularmente de sabão, que tanto podem ser líquidos como em barra, os quais nos são de enorme utilidade vista sua capacidade de limpeza determinado por sua constituição molecular, a qual possui característica polar e apolar, onde uma de suas extremidades se uniu com moléculas de gordura, pois é lipofílica, e a outra com moléculas de água, pois é hidrofílica, constituindo assim sua capacidade de limpeza. A partir dessas informações de cunho basicamente teórico, o trabalho termina com os resultados da parte prática, onde foi realizada a reação em questão, seguindo um roteiro pré-estabelecido cujo qual presou pela praticidade em detrimento da complexidade, pois tem como função ensinar ao público como fazer sabão de forma rápida eficaz e segura. Palavras-Chave: Sabão. Óleo de Babaçu. Reação de Saponificação. Limpeza. 3 SUMÁRIO 1 Introdução....................................................................................................... 4 2 Fundamentação Teórica................................................................................ 5 2.1 História e Evolução do Sabão.......................................................................... 5 2.2 Produção Industrial do Sabão.......................................................................... 7 2.3 Propriedades e Classificações do Sabão......................................................... 7 2.3.1 Índice de saponificação.................................................................................... 7 2.3.2 Tipos de Sabões............................................................................................... 8 2.4 Potencial Oleaginoso do Coco Babaçu............................................................ 8 3 Principais Matérias Primas do Sabão Duro................................................. 9 3.1 Óleos e Gorduras............................................................................................. 9 3.1.2 Ácidos Graxos.................................................................................................. 10 3.1.3 Glicerol.............................................................................................................. 12 3.2 Soda Cáustica.................................................................................................. 13 4 Questão ambiental.......................................................................................... 16 5 Química do sabão.......................................................................................... 17 5.1 Reação de Saponificação................................................................................ 17 5.2 Ação de Limpeza.............................................................................................. 19 6 Objetivos ........................................................................................................ 24 6.1 Objetivo Geral.................................................................................................. 24 7 Metodologia ................................................................................................... 24 7.1 Reagentes e Materiais ..................................................................................... 24 7.2 Procedimento Experimental............................................................................. 25 8 Conclusão ...................................................................................................... 26 Referência Bibliográfica................................................................................ 27 Anexo.............................................................................................................. 27 4 1 Introdução A poluição atualmente pode ser considerada um dos maiores problemas enfrentados pela população mundial, que vem evoluindo devido ao crescimento urbano desordenado e a alta produção de lixo. De acordo com LEFF (2001), a crise ambiental suscitou novas direções para o processo de desenvolvimento de novas demandas para os movimentos sociais-ambientais. Onde, faz-se necessário incorporar uma “dimensão ambiental” ao âmbito do planejamento econômico, científico, tecnológico e educativo, induzindo novos valores no comportamento dos agentes sociais e problematizando todo um conjunto de disciplinas científicas que são o suporte da racionalidade econômica e tecnológica dominantes. Assim, diariamente em todas as residências do mundo são produzidos toneladas de lixo que muitas das vezes não têm o seu destino certo. Um dos produtos desde lixo são os óleos, que sem dúvida, na maioria dos casos é despejado em qualquer lugar (pia, solo, vasos etc.) sem a mínima preocupação com o que o seu descarte incorreto poderá provocar. O óleo de cozinha jogado diretamente na pia pode agredir o meio ambiente no que diz respeito à mortalidade da vida marinha, pois quando este alcança os leitos dos rios, por ser menos denso do que a água cria uma camada superficial o que impede a entrada de luz e oxigenação da mesma. Por outro lado, quando o produto vai para as redes de esgoto encarece o tratamento dos resíduos em até 45%, entope tubulações, provoca a impermeabilização dos leitos dos rios e terrenos, o que contribui para que ocorram as enchentes. A tentativa para uma solução deste problema seria a reciclagem do óleo vegetal descartado incorretamente. Para isto existem várias maneiras de reaproveitar esse produto sem dar prejuízos ao meio ambiente (LOPES, BALDIN 2009). Assim, e sabendo que os óleos e as gorduras são os lipídeos mais abundantes na natureza, formados essencialmente por glicerol e ácidos graxos, a partir de uma reação entre estes (triacilgliceróisou triaglicirídeos), uma forma de reutilizar estes óleos é transformando-os em sabões ou detergentes. Os sabões são produzidos a partir de óleos e gorduras através de reações de saponificação. Neste processo, de um modo geral, os ácidos graxos, onde os oléicos são os normalmente usados e encontrados nas moléculas de triacilgliceróis (óleos vegetal) será posto 5 para reagir com soda cáustica o que irá produzir moléculas de glicerol e o sabão propriamente dito. O sabão produzido irá apresentar uma longa cadeia carbônica em sua estrutura molecular, ele é capaz de se solubilizar tanto em meios polares quanto em meios apolares. Ele também é tensoativo, ou seja, reduz a tensão superficial da água, aderindo assim melhor às superfícies. Dentre os grupos de substâncias utilizadas presentes nos sabões pode-se citar as substâncias saponificáveis (óleos e gorduras vegetais e animais), e outras substâncias aditivas que aumentam a detergência ou dão características específicas ao sabão. Assim, a reciclagem do óleo usado de frituras possui aspectos importantes, principalmente, educacionais, culturais, sanitários, ambientais, econômicos, sociais, políticos e institucionais. A reciclagem é um meio de gerenciamento muito atrativo para o “lixo”. Embora tenha diversas vantagens, dentre as quais a preservação do meio ambiente, esta prática é muito pouco utilizada no nosso país (MANO, 2005). Atualmente a indústria de sabão responde por aproximadamente 25% da demanda de produtos de limpeza doméstica. Grande parte da produção de sabão é proveniente de pequenas indústrias ou indústrias artesanais, dada à facilidade e acessibilidade das técnicas de produção, o que merece maior atenção e investimento por parte das gestões políticas, para assim colher maiores benefícios. 2 Fundamentação Teórica 2.1 História e Evolução do Sabão A indústria de artigos de lavanderias, usualmente conhecida com a indústria de sabões de acordo com Barbosa e Silva (1995) “tem raízes no passado, há mais de 2000 anos atrás, uma manufatura de sabão foi encontrada nas escavações de Pompéia”. No entanto, entre as diversas indústrias químicas, nenhuma teve modificação fundamental de matérias-primas tão grande quanto a indústria da saboaria. O historiador romano Plinio, o velho (23-79 d.C) já descreve a fabricação do sabão duro e mole, no século I, mais foi somente a partir do século XIII que o 6 sabão passou a ser produzido em quantidades suficientes para ser considerado uma indústria. . Apesar disso, “até o princípio do século XIX, pensava-se que o sabão fosse apenas uma mistura de gordura e álcali” (MACEDO, 2012 apud SHEREVE; BRINK, 1980). Até o princípio do século XIX, pensava-se que o sabão fosse uma mistura mecânica de gordura e álcali; um químico francês, Chevreul, mostrou que a formação do sabão era na realidade uma reação química. Nesta época, Domeier completou estas pesquisas, recuperando a glicerina das misturas da saponificação (CONSELHO REGIONAL DE QUÍMICA). O sabão era considerado um artigo de luxo, por não ser muito conhecido no restante da Europa, nem no mundo. Além disso, com os conhecimentos da época não se obtinha o álcali necessário para produção do sabão, sendo ele produzido por meio da evaporação de águas alcalinas naturais ou lixiviação bruta da cinza de madeiras (MACEDO, 2012 apud SHEREVE; BRINK, 1980) Em meados do século XVIII, iniciou-se a Revolução Industrial na Inglaterra e o processo de industrialização facilitou a produção de sabão em larga escala, destacando o método de Nicolas Leblanc no qual obtinha a barrilha a baixo custo a partir do cloreto de sódio; e mais tarde, sendo substituído pelo método Solvay, proposto em 1861, que utiliza salmoura e carbonato de cálcio na obtenção do carbonato de sódio. Durante 2000 anos, os processos básicos de fabricação de sabões permaneceram praticamente imutáveis. Envolviam a saponificação descontínua dos óleos e gorduras, mediante um álcali, seguida pela salga, para separar o sabão. As modificações maiores ocorreram no pré-tratamento das gorduras e dos óleos, no processo de fabricação e no acabamento do sabão; por exemplo, na secagem a atomização. Conseguiram-se novas e melhores matérias-primas mediante a hidrólise, a hidrogenação, a extração em fase líquida e a cristalização a solvente das diversas gorduras e óleos. Os processos contínuos datam de 1937, quando Procter & Gamble instalaram um processo contínuo de neutralização e hidrólise a alta pressão, em Quincy, Massachusetts. O passo seguinte foi o processo de saponificação contínua, desenvolvido, em conjunto, por Sharples e pelos irmãos Lever e instalado na usina dos últimos, em Baltimore, em 1945. Desde então foram erguidas instalações de ambos os tipos. Estes processos contínuos de fabricação de sabão, embora sendo desenvolvimentos tecnológicos de extrema importância, foram 7 parcialmente superados pela introdução dos detergentes sintéticos (MACEDO, 2012 apud SHEREVE; BRINK, 1980). Atualmente o sabão se tornou indispensável para as necessidades diárias, tanto de limpeza pessoal como de limpeza doméstica. Os produtos de limpeza passam então por inovações constantes a fim de atender às necessidades e exigências dos consumidores além de oferecer segurança e eficiência sem agredir o meio ambiente. 2.2 Produção Industrial do Sabão No século XIII, a indústria de sabão foi introduzida na França, procedente da Itália e Alemanha. No séc. XIV se estabelece na Inglaterra. Na América do norte, o sabão era fabricado artesanalmente até o séc. XIX. No Brasil, a indústria de sabões data da segunda metade do séc. XIX. Na zona rural, ainda hoje, a população produz o sabão de forma artesanal misturando se todo tipo de óleos e gorduras com um extrato aquoso de cinzas (DICUADA apud FARIAS, 2007). Hoje a indústria do Sabão transformou-se num dos mais importantes braços da indústria química, como uma matéria prima de extrema importância para hospitais, lavanderias e grandes centros industriais. Todo sabão é produzido através de uma hidrólise alcalina. Esta reação é denominada de saponificação, ocorre pela mistura de um ácido graxo presente em óleos e gorduras com uma base de forte aquecimento (hidróxido ou carbonato de sódio) na presença de água (ALLINGER, 1976). Esta Reação gera a glicerina, que é retirada do processo (by-product) por ter um alto valor comercial, mais do que o produto primário, o sabão, é vendida como matéria prima da indústria química. Todo o maquinário industrial de processamento do sabão foi projetado com esse princípio de retirada da glicerina. 2.3 Propriedades e Classificação dos Sabões 2.3.1 Índice de saponificação Para criar um sabão caseiro que não ofereça riscos a saúde humana e tenha uma qualidade satisfatória são necessários que sejam levados em conta 8 alguns critérios. O índice de saponificação é um deles. Esse índice mostra a quantidade necessária de soda que deve ser usada para reagir com os diferentes tipos de óleos e gorduras (MERCADANTE et al, 2009). Materiais Graxos Fator de Multiplicação para Calcular a soda Óleo de mamona (ríncio) 0,129 Óleo de milho 0,137 Óleo de oliva 0,1353 Óleo de soja 0,136 Sebo bovino 0,,14 Sebo de ovelha 0,139 Tab 2.3.1: Índice de saponificação de diferentes óleos e gorduras. Fonte: MERCADANTE et al, 2009, p. 5-6. 2.3.2 Tipos de Sabões As principais classes dos sabões são os sabonetes e os sabões industriais. Os detergentes substituíram mais de 80% de todos os sabões. Exceto nos casos dos sabonetes, aduzem-se aos sabões diversas substâncias,como cargas ou reforçadores, para aperfeiçoar economicamente as qualidades globais de limpeza. Praticamente, todo sabão comercializado contém de 10 a cerca de 30% de água. Quase todos os sabões contêm perfume, mesmo não aparentando, o qual serve apenas para encobrir seu odor original. 2.4 Potencial Oleaginoso do Coco Babaçu A produção de óleos e gorduras atualmente merece destaque. O aumento da demanda de óleos para a produção do biodiesel e para o uso como insumo na indústria de um modo geral, principalmente para a indústria cosmética, farmacêutica e alimentícia, têm voltado à atenção dos pesquisadores para o potencial oleaginoso das plantas nativas. Dentre essas plantas, o babaçu tem ocupado lugar de destaque. O babaçu é uma palmeira nativa encontrada nas regiões Nordeste, Norte e Centro Oeste, dentre os estados nordestinos que produzem amêndoas de babaçu destaca- se o Maranhão, palmeira nativa, vem sendo tradicionalmente explorado para o aproveitamento da amêndoa na produção de óleo. Os babaçuais apresentam uma cobertura de mais de 10 milhões de hectares, apenas no estado do Maranhão. 9 A separação das etapas de coleta e beneficiamento é uma importante medida de avanço para a eficiência na obtenção dos subprodutos do babaçu. Atualmente, as quebradeiras de coco babaçu realizam este trabalho de coleta e trato do material coletado no mesmo local. A produção nacional de amêndoas chega a cerca de 200 mil toneladas por ano, produzindo 70 mil toneladas de óleo (SOUZA et al, 1980) o que é inferior à demanda nacional e mundial. O aumento da produção depende da adoção de técnicas de manejo adequado, do uso diversificado de todas as partes da palmeira, corrigindo os desperdícios da produção. Várias indústrias do Piauí e Maranhão refinam e comercializam este óleo (MENDES, 1983). Hoje o óleo de babaçu, no Brasil, tem sido usado quase que, exclusivamente, na fabricação de produtos de higiene e limpeza. O seu emprego na indústria de alimentos, principalmente margarina, aparece como secundário. Há, no entanto, um interesse em desenvolver mercados e novas alternativas para o uso do óleo de babaçu (MACHADO et al. 2006). Dois tipos de óleos podem ser obtidos a partir do babaçu: um para fins comestíveis e outro para fins industriais, com elevado teor de ácido láurico. A extração pode ser feita por prensagem ou por solventes, sendo a primeira mais utilizada quando o óleo for para fins terapêuticos; e a segunda para obter maior rendimento. 3 Principais Matérias Primas do Sabão Duro 3.1 Óleos e Gorduras O termo óleos e gorduras referem-se a substâncias de origem animal ou vegetal insolúveis em água, que são constituídas principalmente por triacilgliceróis, também chamados de triglicerídeos, ésteres formados pela condensação entre glicerol e ácidos graxos (Figura 3.1). A diferença entre óleos e gorduras, segundo o Conselho Nacional de Normas e Padrões para Alimentos (CNNPA), está no estado físico em que se apresentam a uma temperatura abaixo de 20ºC e a pressão ao nível do mar. 10 Figura 3.1: Formação das gorduras e óleos. Fonte: www.google.com/imagens Os triacilgliceróis sólidos ou semissólidos a temperatura ambiente são chamados gorduras. As gorduras são normalmente obtidas de animais e em geral compostas de triacilgliceróis com ácidos graxos saturados ou ácidos graxos com apenas uma ligação dupla. Os triacilgliceróis líquidos são chamados óleos. De modo geral, os óleos são obtidos dos produtos vegetais, como, milho, feijão-soja, olivas e amendoins. 3.1.1 Ácidos Graxos Os ácidos graxos são ácidos carboxílicos que correspondem a 95% da composição de óleos e gorduras e, portanto, sua diversidade estrutural é fundamental para as propriedades e determinação da qualidade e para classificação de óleos e gorduras. Os ácidos graxos diferem entre si pelo comprimento da cadeia hidrocarbônica e pelo número e posição das ligações duplas. Ácidos graxos sem ligações duplas na cadeia hidrocarbônica são ditos saturados (mais comuns em gorduras de origem animal) e aqueles com uma ou mais ligações duplas na cadeia hidrocarbônica são chamados de insaturados, monoinsaturados e poli-insaturados, (comuns em óleos vegetais e organismos marinhos). Uma observação sobre os ácidos graxos saturados (gordura animal), é que eles não ficam rançosos quando submetidos a altas temperaturas, para fim de cozimento, e como já foi supramencionado, são sólidos ou semissólidos à temperatura ambiente (margarinas). De acordo com Carvalho e Souza (2014, p.24) algumas diferenças são encontradas quando analisadas as estruturas dos ácidos graxos monoinsaturados e poli-insaturados. Assim se percebe que: os monoinsaturados apresentam uma 11 ligação dupla, na forma de dois átomos de carbono duplamente ligados entre si e, portanto, faltam dois átomos de hidrogênio. Sendo produzido pelo organismo humano a partir dos ácidos graxos saturados, tem uma dobra ou curvatura na posição da ligação dupla de tal forma que eles não se encaixam tão facilmente umas nas outras como as saturadas e, portanto, tendem a ficar líquida a temperatura ambiente, sendo relativamente estáveis, não ficam rançosas facilmente, podendo ser utilizadas para cozimento. O mais comum encontrado em nosso corpo é o ácido oléico (Figura 3.1.1(b)). Figura 3.1.1(b): Ácido oléico. Fonte: http://www.infoescola.com/bioquimica/acidos-graxos/ Por outro lado, ainda segundo Carvalho e Souza (2014, p.25) os poli- insaturados tem dois ou mais pares de ligações duplas, faltando quatro ou mais átomos de hidrogênio, o mais comum encontrado na alimentação é o ácido linoleico duplamente insaturado (com duas ligações duplas – também conhecido como ômega-6) e o ácido linolênico triplamente insaturado, contendo três ligações duplas- também conhecido por ômega-3 (o número ômega indica a posição da primeira ligação dupla). Como o organismo humano não consegue produzi-los são chamados de essenciais sendo obtidos dos alimentos, eles têm uma dobra ou curvatura na posição da ligação dupla e por isso não se encaixam tão facilmente umas nas outras, os elétrons não emparelhados das ligações duplas tornam esses óleos altamente reativos, ficando rançosos com facilidade nunca podendo ser aquecidos ou usados para cozimento (Figura 3.1.1(c)). 12 Figura 3.1.1(c): Ácido graxo poli-insaturado (ácido linolênico). Fonte: http://www.infoescola.com/bioquimica/acidos-graxos 3.1.2 Glicerol O glicerol é o nome popular dado ao composto de nomenclatura IUPAC propano 1, 2,3-triol, que representa um álcool. É uma pequena molécula que tem um papel importante na célula. A temperatura ambiente (25ºC) apresenta-se como líquido viscoso incolor e inodoro. Quimicamente, apresenta três grupos hidroxila o que lhe confere uma grande solubilidade em água. O glicerol apresenta forma estrutural e molecular obedecendo a esta disposição: C3H8O3 (Figura 3.1.2). Figura 3.1.2: Formula estrutural do glicerol Fonte: http://www.google.com.br/imgens Como afirma Guerra (2010, p.8), a molécula de glicerol é um dos precursores dos triglicerídeos, uma forma de lipídeos especializada no armazenamento de energia. Tal como o nome indica, estes são ésteres derivados de uma molécula de glicerol e três moléculas de ácidos graxos. É também um dos precursores dos fosfolipídios, que são os principais constituintes das membranas biológicas das células e organelas. Este é um composto atóxico que pode ser utilizado como matéria prima para a produção de diversos produtos. Pode ser encontrado em azeites e óleosde coco, dendê, soja e oliva ou até mesmo em animais, na combinação de ácido graxo e glicerina. 13 Quando estes compostos se encontram puro pode ser aplicado na indústria de cosméticos, farmacêutica, detergentes, na fabricação de resinas, aditivos e também na indústria de alimentos. Ele resulta da reação de saponificação, na produção de sabão, das moléculas de triacilgliceróis, presentes em óleos, azeites ou sebo com hidróxido de sódio ou de potássio. 3.2 Soda Cáustica De acordo com César (2010) soda cáustica (NaOH – hidróxido de sódio) é, nas condições ambiente, um sólido branco bastante higroscópico (absorve a água presente no ar). Caracteriza-se por ser uma base de Arrhenius muito forte, portanto, é utilizada para neutralizar ácidos fortes ou tornar rapidamente alcalino um meio reacional, mesmo em poucas concentrações. Sua obtenção origina-se da eletrólise de cloreto de sódio (NaCl) em meio aquoso. Reage violentamente com ácidos, aldeídos, metais e outros produtos orgânicos. Reage com alumínio, zinco, estanho e o cobre, podendo haver corrosão e geração de hidrogênio, o qual pode formar misturas explosivas com o ar Considerar a existência de reação exotérmica quando diluída na água, álcool e glicerol. O hidróxido de sódio não apresenta-se como um sólido molecular, sendo um sólido completamente iônico, onde seus cátions sódio (Na+) e seus ânions hidróxido (OH-) ficam dispostos numa rede cristalina como na (Figura 3.2). Figura 3.2: Hidróxido de sódio Fonte: www.google.com/ imagens 14 Abaixo apresentamos algumas medidas técnicas apropriadas para o manuseio: • Precauções para manuseio seguro: Manuseie em uma área ventilada ou com sistema geral de ventilação/exaustão local. Evite formação de vapores ou névoas. Evite inalar o produto em caso de formação de vapores ou névoas. Evite contato com materiais incompatíveis. Use luvas de proteção, roupa de proteção, proteção ocular e/ou proteção facial; • Medidas de higiene: Lave as mãos e o rosto cuidadosamente após o manuseio e antes de comer, beber, fumar ou ir ao banheiro. Roupas contaminadas devem ser trocadas e lavadas antes de sua reutilização. Remova a roupa e o equipamento de proteção contaminado antes de entrar nas áreas de alimentação; • Condições adequadas: Armazene em local bem ventilado, longe da luz solar. Mantenha o recipiente fechado. Não é necessário adição de estabilizantes e antioxidantes para garantir a durabilidade do produto. Este produto pode reagir, de forma perigosa, com alguns materiais incompatíveis. • Produto Deve ser eliminado como resíduo perigoso de acordo com a legislação local. O tratamento e a disposição devem ser avaliados especificamente para cada produto. Devem ser consultadas legislações federais, estaduais e municipais, dentre estas: Resolução CONAMA 005/1993, Lei n°12.305, de 02 de agosto de 2010 (Política Nacional de Resíduos Sólidos). O manuseio do hidróxido de sódio deve ser feito com total cuidado, pois apresenta um quadro considerável de danos ao homem. Se for ingerido, pode causar danos graves e as vezes irreversíveis ao sistema gastrointestinal, e se for inalado pode causar irritações, sendo que em altas doses pode levar à morte. O contato com a pele também é um fato perigoso (Figura 3.2.3), pois pode causar de uma simples irritação até uma úlcera grave, e nos olhos pode causar queimaduras e problemas na córnea ou no conjuntivo. 15 Figura: 3.2.3: Queimadura por hidróxido de sódio Fonte: www.mundoeducacao.com Em casos de contato com o hidróxido de sódio, deve-se colocar a região exposta em água corrente por 15 min e procurar ajuda médica, se for ingerido deve- se dar água ou leite à vítima sem provocar vômito na mesma, se for inalado levar a vítima para um local aberto para que possa respirar. Se caso a vítima não esteja respirando, é necessário usar respiração artificial. 4 QUESTÃO AMBIENTAL Os impactos ambientais na atualidade tomam dimensões inimagináveis, devido às sucessivas agressões que o homem vem provocando ao nosso planeta. Isto se justifica pelo sistema que prioriza o imediatismo, o lucro e descarta a qualidade de vida das gerações atuais e futuras. Porém, na contramão desse modelo vislumbra um desenvolvimento sustentável que se apoia em bases ecológicas, sociais e econômicas. "A busca de sustentabilidade resume-se à questão de se atingir harmonia entre seres humanos e a natureza, ou de se conseguir uma sintonia com o relógio da natureza cuja influência algumas pessoas gostariam de eliminar” (CAVALCANTI, 1994, p. 97). O óleo de cozinha utilizado em frituras diariamente em residências e estabelecimentos comerciais como restaurantes e lanchonetes acabam em muitos casos sem destino correto, sendo escoados em ralos de pias, ou sendo despejados diretamente na água e no solo, comprometendo canos e tubulações, e ainda os 16 ecossistemas tanto terrestres quanto aquáticos, além de contribuírem para a proliferação de pragas e doenças. Conforme Rebouças (2010 apud RIGO et. al, 2010, p. 210) o descarte de forma incorreta dos mais variados tipos de óleos representa uma proporção em que a cada um litro de óleo despejado na pia ou no vaso sanitário, a contaminação chega até um milhão de litros de água. Isso porque, como óleo é menos denso que a água, ele fica na superfície, criando uma barreira a qual dificulta a entrada de luz e a oxigenação da água, comprometendo assim, a base da cadeia alimentar aquática, os fitoplânctos, provocando deste jeito a mortalidade da vida marinha. Atualmente, segundo Neto e Pino (2011, p. 42) as tecnologias mais utilizadas para reciclagem de óleo vegetal usado em frituras são: a saponificação, a produção de biodiesel e a constituição de ração animal. Uma pequena parcela também é destinada a utilização como matéria prima para a fabricação de tintas e massa de vidraceiro. Entre as várias alternativas possíveis, o óleo de cozinha pode ser transformado em sabão, por meio de uma reação orgânica de saponificação. Neste sentido a fabricação de sabão caseiro oferece uma alternativa para a reutilização do óleo de cozinha usado, proveniente de frituras, por exemplo, ou até mesmo a utilização de alguns óleos vegetais, o que evita uma possível contaminação e agressão direta do meio ambiente, pois age contra um descarte incorreto desses materiais ou uma via sustentável para a produção de sabões e outros derivados. Além do óleo, outros ingredientes são usados para que ocorra o processo de saponificação, como já foi explanado. A necessidade de que haja uma maior educação ambiental no meio da sociedade mundial representa uma possibilidade para que o meio ambiente seja menos agredido e assim possa contribuir para a manutenção da vida terrestre. A reciclagem do óleo de fritura usado traz benefícios diretos para a natureza, economia e melhora a qualidade de vida. Este fato é concretizado, pois uma quantidade considerável deixará de contaminar as águas e o solo todos os anos. Desta forma, como já foi explicado, esses óleos deixariam de ser resíduos contaminantes, e se transformariam, por exemplo, em sabões em pedra e detergentes além de outros produtos como biodiesel, energia renovável, ou até mesmo um gerador de renda para financiamento de projetos que ajudam a melhorar as condições de vida da nossa população mais carente. 17 Desta forma de acordo com Carvalho e Souza (2014, p. 36) pode-se estimar que com uma redução considerável de óleos depositados em esgotos, solo e águas pluviais, e fluviais, os seguintes pontos se alcançariam e devem ser ressaltados: Redução considerável dos custos com o tratamento da água que abastece cidades; Diminuição de despesas com limpeza em caixas de gordura e os custos de manutenção de redes de esgotos; A transformação de um resíduo custoso e impactante, que é o óleo residual, em insumo de valor econômico e ambiental. Assim, se constata que a produção de sabão e seus derivados a partir da reutilização de óleos, vêm ganhando destaque no cenário econômico mundial e já representa uma saída sustentável para a manutenção e equilíbrio do meio ambiente. 5 A QUÍMICA DO SABÃO 5.1 Reação de Saponificação O sabão é produzido através da reação de hidrolise alcalina de um tipo especial de Ester, os triglicerídeos. Na produção de sabão podem-se utilizar matérias-primas de diversas origens. O triglicerídeo que é o tipo de gordura mais abundante na natureza, pode ser proveniente do sebo de origem animal, dos óleos vegetais ou da mistura de ambos. Estes sofrem hidrolise básica a quente, produzindo sais de álcalis de ácidos carboxílicos de cadeia longa (SILVA; PUGET, 2010). Essa reação, denominada de saponificação, pode ser representada pela seguinte equação: A representação abaixo (Figura 5.1) mostra o mecanismo da reação de saponificação (substituição nucleofílica), utilizando como base o Hidróxido de Sódio. Éster de ácido graxo + Base forte Glicerol + Sal de ácido graxo 18 Figura 5.1: mecanismo da reação de saponificação Fonte: http://www.google.com.br/imgens As hidroxilas, nucleófilas, atacam os carbonos da carbonila, que possui caráter positivo devido a polaridade da ligação, ocasionada pela diferença de eletronegatividade entre o carbono e o oxigênio, assim a ligação π é quebrada transformando o carbono em sp3. Como os oxigênios ficam com carga negativa atraem o sódio com carga positiva, após a ligação há a saída da hidroxila, resultado como produto final um sal de ácido graxo e glicerol. De acordo com Mercadante et al (2009) os tipos de sabões fabricados variam de acordo com a propriedade de seus componentes. Os óleos e as gorduras por possuírem propriedades diferentes, fabricam sabões diferentes. O óleo ajuda a aumentar a suavidade e a espuma. Os sabões de baixo peso molecular, por exemplo, de óleo de coco, são mais solúveis em agua e são especialmente eficientes para estabilizar espumas, de outro lado os sabões de alto peso molecular, como os de sebo, dão espuma espessa, com bolhas estáveis e finas e apresenta propriedades detergentes excelentes. 5.2 Ação de Limpeza O sabão é um sal originado pela reação de uma base forte com algum lipídio, sendo assim ele possui em parte caracteristicas de composto iônico, o que é 19 um fator da origem de uma forte polarização, já que se forma um dipolo elétrico. Desta forma dizemos que os sabões, por serem sais, apresentam pelo menos um ponto de forte polarização em sua molécula. A Figura 5.2(a) e 5.2(b) apresenta a molécula de um sabão e a reação de saponificação de uma gordura, respectivamente. Observe o produto resultante e a polaridade (zona marcada) características das moléculas de sabão. Figura 5.2(a): molécula de sabão Fonte: http://www.google.com.br/imgens Figura 5.2(a): reação de saponificação Fonte: http://www.google.com.br/imgens O sabão com caráter básico como é o caso do exemplo acima, não funciona bem em meios ácidos, visto que iria ocorrer reações ácido-base no meio, o que impediria uma boa interação das moléculas polar e apolar do sabão, com a água e a gordura ou óleo respectivamente. Os líquidos possuem uma característica chamada de tensão superficial, o qual confere a eles a capacidade de manter coesas as moléculas de sua superfície devido as forças de atração e repulsão entre elas, mantendo assim: forma, viscosidade e tanto menor tendência de se esparramar quanto maior for sua tensão superficial. 20 Figura 5.2(c): tensão superficial dos líquidos Fonte: http://www.google.com.br/imgens O entendimento dessa propriedade é necessário para compreender como o sabão atua em nível molecular sobre líquidos. O mercúrio, por exemplo, é o líquido com maior tensão superficial, o que confere a ele hipoteticamente maior resistência a atuação do sabão. Observe que o mercúrio não é uma substância molecular, pois não realiza, neste caso, ligação covalente e sim metálica (o mercúrio é um metal que na temperatura ambiente é líquido). Por esse motivo não poderemos falar em interações intermoleculares e nem de moléculas de mercúrio. Nesse caso deveremos levar em conta a coesão dos átomos dentro do retículo metálico. Já a tensão superficial do álcool etílico (etanol) e da água podem ser comparadas com base nas relações intermoleculares pois, estas substâncias são moleculares. Como já foi mostrado, a molécula de sabão possui característica polar e apolar, é desse fato que deriva a capacidade dela de se unir com outras também polares e/ou apolares, ocorrendo assim uma redução do número de interações entre as moléculas do líquido dissolvente e, como consequência, reduz-se amplamente sua tensão superficial. Por esse motivo, sabões e detergentes são chamados de substâncias tensoativas. Como efeito, observa-se que quando colocamos sabão em água e agitamos a solução, forma-se espuma em sua superfície. Nas figuras abaixo (Neto e Pino, 2011, p. 37) é demonstrado como atua o sabão nas sujidades. 21 Esquema do funcionamento do sabão: Figura 5.2(d) Figura 5.2(e) 22 Figura 5.2(f) Figura 5.2(g) 23 Figura 5.2(e) O que vemos a seguir é a formação de micelas, que são conglomerados de sujeira, com moléculas de sabão em volta e imerso em água, isso ocorre como já mencionado devido a característica polar e apolar do sabão, o qual possui a cabeça polar apontada para a água, pois é hidrofílica e a cuada apontada para gordura pois é lipofílica. Esse processo desprende a sujeira do corpo, pois cria uma espécie de casulo em volta dela. Figura 5.2(f) 6 Objetivos Avaliar as fases do processo de produção do sabão de óleo babaçu, bem como demonstrar como esse produto funciona e as características que o dota de capacidade de limpeza, assim como demonstrar a forma correta de fazê-lo com 24 segurança. Dessa forma, aprofundar-se no entendimento das fases químicas da fabricação e toda logística histórica e comercial em volta deste produto. 7 Metodologia 7.1 Reagentes e Materiais 100 g de óleo de babaçu; 14 gramas mililitros de água; 15 gramas de soda cáustica em escamas (concentração superior a 95%); Essência; Corante; Recipientes para o molde do sabão (formas específicas, bandejas de plástico ou embalagens longa vida); 1 espátula; Luvas para lavar louças; Máscara descartável; Óculos de proteção; 2 béquers; Suporte universal; Bico de Bunsen; Tela de amianto. 7.2 Procedimento Experimental 1. Coloque o béquer na balança e tare, depois comece a adicionar pequenas quantidades de hidróxido de sódio até chegar em 15 gramas tomando sempre bastante cuidado, pois ele é bastantecorrosivo. Enquanto isso, pese 100 gramas de óleo de babaçu e coloque-o para aquecer até 40°; 2. Em seguida pese 14 mL de água. Feito isso já pode ser despejado aos poucos o hidróxido de sódio até que ele dissolva totalmente, é utilizado nesse processo um suporte universal com tela de amianto e abaixo um bico de 25 bunsen para aquecer a solução, auxiliando na dissolução do soluto em questão; 3. Tendo dissolvido todo o hidróxido, despeje a solução no óleo de babaçu aos poucos já mexendo-a por cerca de 10 minutos. Mexa até que o sistema fique com um aspecto pastoso, bem denso; 4. Tendo feito isso, basta agora colocar caso queira, o sabão em moldes e esperar pelo menos 24 horas. Recomenda-se, ainda, deixar em processo de cura por mais 15 dias, de preferência em um recipiente opaco, que fique num lugar fresco e sob abrigo do Sol. Esse processo visa garantir a reação completa da soda cáustica, além de permitir ao sabão perder a umidade excessiva. 8 Conclusão Este trabalho buscou-se de forma teórica e prática, analisar os ingredientes envolvidos na produção e utilização do sabão caseiro feito a partir do óleo de babaçu. Visando, assim, a minimização dos impactos ambientais gerados pelo descarte incorreto de óleos e gorduras. Levantamos dados bibliográficos sobre as origens e evolução do sabão, destacado os primeiros métodos de produção. A partir do entendimento dos vários processos de produção do sabão duro e conhecimentos adquirido na disciplina química orgânica, pudemos propor um método de fácil acesso para a comunidade local para confecção do sabão utilizando como fonte de ácido graxo o óleo babaçu. Sendo um produto genuinamente maranhense, o óleo de babaçu, utilizado para a fabricação de sabão caseiro poderá alavancar as comunidades locais, sendo mais uma fonte de rendas para as famílias que trabalham diretamente com o coco babaçu. Dentre os produtos químicos utilizados, a soda cáustica se mostrou como o ingrediente de maior periculosidade em seu manuseio, devido a sua toxidez e o modo inadequado de manuseá-la. Assim, destacamos que para a produção do sabão devesse atentar para todas as normas de segurança de utilização da soda caustica. 26 Referência Bibliográfica CARVALHO, Ieda dos Santos; SOUZA, Merivalda, C. de. Produção de sabão em pedra e detergentes a partir da reciclagem de óleos residuais de frituras nos restaurantes de Cametá: Uma alternativa viável para o meio ambiente. Universidade Federal do Paraná. Paraná, 2014. Disponível em: <http://facin.com.br/tcc.html>. Acesso em: 17 de jun. 2015. CAVALCANTI, Clóvis (org.) 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Acesso em: 17 de jun. 2015 27 Anexo Figura a-1: Materiais utilizados no experimento: óleo de babaçu, soda cáustica e água Figura a-2: Preparo da solução de hidróxido de sódio 28 Figura a-3: Misturando os componentes Figura a-4: Produto final no molde
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