Pigmento Preto Multifuncional Obtido da Casca de Arroz

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(12) PEDIDO INTERNACIONAL PUBLICADO SOB O TRATADO DE COOPERAÇÃO EM MATÉRIA DE PATENTES
(PCT)
(19) Organização Mundial da
Propriedade Intelectual
Secretaria Internacional (10) Número de Publicação Internacional
(43) Data de Publicação Internacional WO 2018/045442 Al
15 de Março de 2018 (15.03.2018) W P O I P C T
(51) Classificação Internacional de Patentes: DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, GT, HN,
C09C 1/28 (2006.01) C09B 61/00 (2006.01) HR, HU, ID, IL, IN, IR, IS, JO, JP, KE, KG, KH, KN, KP,
C09C 1/40 (2006 .0 1) C09D 7/12 (2006 .01) KR, KW, KZ, LA, LC, LK, LR, LS, LU, LY, MA, MD, ME,
MG, MK, MN, MW, MX, MY, MZ, NA, NG, NI, NO, NZ,
(21) Número do Pedido Internacional:
OM, PA, PE, PG, PH, PL, PT, QA, RO, RS, RU, RW, SA,
PCT/BR20 17/050264
SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, ST, SV, SY, TH, TJ, TM, TN,
(22) Data do Depósito Internacional: TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, ZA, ZM, ZW.
08 de Setembro de 2017 (08.09.2017)
(84) Estados Designados (sem indicação contrária, para todos
(25) Língua de Depósito Internacional: Português os tipos deproteção regional existentes): ARIPO (BW, GH,
GM, KE, LR, LS, MW, MZ, NA, RW, SD, SL, ST, SZ, TZ,
(26) Língua de Publicação: Português
UG, ZM, ZW), Eurasiático (AM, AZ, BY, KG, KZ, RU, TJ,
(30) Dados Relativos à Prioridade: TM), Europeu (AL, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK,
BR 10 2016 020797-5 EE, ES, FI, FR, GB, GR, HR, HU, IE, IS, IT, LT, LU, LV,
09 de Setembro de 2016 (09.09.2016) BR MC, MK, MT, NL, NO, PL, PT, RO, RS, SE, SI, SK, SM,
TR), OAPI (BF, BJ, CF, CG, Cl, CM, GA, GN, GQ, GW,
(71) Requerente: UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELO¬ KM, ML, MR, NE, SN, TD, TG).
TAS [BR/BR]; Rua Gomes Carneiro, 0 1 - ED. Delfim Men
des Silveira, Campus Porto/Reitoria - 4o Andar - PRPPG,
Publicado:
96010-610 Pelotas (BR). — com relatório de pesquisa internacional (Art. 21(3))
(72) Inventores: DA SILVA CAVA, Sergio; Rua XV de N o
vembro, N . 957, AP. 301, Centro, 96015000 Pelotas (BR).
RODRIGUES ALMEIDA, Suelem; AV. Cidade Lisboa,
N . 1576, 96045-010 Pelotas (BR). HERPET CABRAL,
Thayssa; Rua Felix Xavier da Cunha, N . 800, AP. 101,
Centro, 96010000 Pelotas (BR). WIENKE RAUBACH
RATMANN, Cristiane; Rua Cinco, N . 173, Três Vendas,
96070866 Pelotas (BR). LUCIO MOREIRA, Mário; Rua
Jose Alvares de Souza Soares Sobrinho, N . 21, AP. 503,
96040450 Pelotas (BR). SANCHES FILHO, Pedro José;
Rua General Telles, N . 4 11, 960103 10 Pelotas (BR).
(74) Mandatário: CAPELLA & VELOSO ADVOGADOS
ASSOCIADOS; Av. Osvaldo Aranha, N . 440, SL 601/602,
BOM FIM, 90035190 Porto Alegre (BR).
(81) Estados Designados (sem indicação contrária, para todos
os tipos deproteção nacional existentes) :AE, AG, AL, AM,
AO, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BH, BN, BR, BW, BY, BZ,
CA, CH, CL, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DJ, DK, DM, DO,
= (54) Title: MULTIFUNCTIONAL BLACK PIGMENT PRODUCED BY RICE HUSK PYROLYSIS
(54) Título: PIGMENTO PRETO MULTIFUNCIONAL OBTIDO A PARTIR DA PIRÓLISE DA CASCA DE ARROZ
— (57) Abstract: The present invention is the production of a multifunctional nanoparticulate black pigment created from the raw material
rice husk. The method includes two procedures for producing said pigment using two ovens, the first being a pyrolysis oven created by
the author of the present patent and the second oven being a tubular model with closed sides. Said pigment is characterized by being
formed predominantly of sílica, and is produced by a process of pyrolysis. The invention therefore makes it possible to produce a novel
inorganic pigment from rice husk ashes of organic origin, thereby benefiting the industrial sector, which is in need of techniques that
contribute towards compliance with socio-environmental demands.
(57) Resumo: A presente invenção a obtenção de um pigmento preto nanoparticulado multifuncional criado a partir da matéria- prima
® casca de arroz (CA). A metodologia relata dois procedimentos para produção do pigmento utilizando dois fornos, o primeiro sendo um
forno de pirólise criado pela autora dessa patente e o segundo forno retrata um modelo tubular com fechamento nas laterais. Este pig-
mento é caracterizado por ser constituído majoritariamente de sílica, e é obtido por processo de pirólise. Portanto, a invenção possibilita
atribuir um novo pigmento inorgânico a cinza da casca do arroz (CCA) de origem orgânica, tendendo a beneficiar o setor industrial que
necessita de técnicas que contribuam para adequação quanto às exigências socioambientais.
PIGMENTO PRETO MULTIFUNCIONAL OBTIDO A PARTIR DA
PIRÓLISE DA CASCA DE ARROZ
RELATÓRIO DESCRITIVO
Campo da Invenção
[001 ] A invenção refere-se à criação de um pigmento preto nanoparticulado que
pode ser utilizado principalmente em cosméticos, grafite, tintas (na composição
de uma tinta, a cinza da casca de arroz (CCA) tem função de pigmento, não
apenas para se obter a cor preta e cinza, mas também para formar diversos
subtons), na indústria de cerâmicas pretas na pigmentação de refratários
(pisos, louças, materiais de construção, utensílios domésticos), na indústria
polimérica (no fingimento de produtos bélicos, carga de reforço em borracha
vulcanizada, carga de enchimento em termoplásticos, carga funcional em
termoplásticos ou borrachas, borrachas prensadas, bandas laterais para pneus,
câmaras de ar), na indústria eletro-eletrônica, em artigos mecânicos extrusados
como: Mangueiras, correias, cabos elétricos, correias transportadoras,
cobertura de cabos, fabricação de tintas para impressoras, fabricação de papel
carbono, tintas de impressão gráfica e entre outras.
[002] As referidas nanopartículas são obtidas a partir do método de pirólise em
forno refratário e reator desenvolvido por um dos inventores desta patente. O
processo de pirólise é realizado em altas temperaturas. O diferencial da
presente invenção refere-se à obtenção de um produto com ação pigmentante
de alto valor agregado a partir de um rejeito agroindustrial causador de grande
impacto ambiental.
Estado da Técnica
[003] A CCA é um resíduo promissor com potencial para utilização em diversos
setores industriais. Os pigmentos inorgânicos são mais requeridos em pinturas
devido a sua opacidade ou promoção de cor. A resistência a mudanças na
aparência e na degradação química ao longo do tempo é a propriedade mais
importante que os pigmentos devem apresentar. A permanência de cor nos
pigmentos é essencialmente devido à sua estabilidade química, e os pigmentos
mais estáveis ocorrem naturalmente como minerais (GOLTZ et. ai, 2007).
[005] Os pigmentos cerâmicos podem ser usados tanto de produtos naturais
como sintéticos, embora sejam poucos os produtos naturais com a certeza de
sempre conseguir parâmetros colorimétricos constantes. Este tipo de pigmento
são compostos cristalinos, estequiométricos ou não, cujas propriedades são
variáveis frente a fatores tais como:
• composição química e estrutura cristalina
• defeitos estruturais (químicos e reticulares),
• sub e microestruturas
• morfologia das partículas (CAVA, 2003).
[006] O negro de fumo é o principal pigmento preto hoje utilizado nas
indústrias. É conhecido por ser carcinogênico e prejudicial ao sistema
respiratório se inalado, porque contém quantias grandes de hidrocarbonetos
aromáticos policíclicos.
[007] Desta forma, esta patente propõe a criação de um pigmento preto atóxico
de origem renovável. A mesma visa o estudo e adequação para aplicação da
CCA pirolisada como pigmento.
[008] Nas últimas décadas, a CCA tem sido amplamente utilizada na
construção civil e como adsorvente para corantes orgânicos. A CCA
normalmente contém mais de 60% de sílica (S 1O2), podendo ser uma matéria-
prima economicamente viável para a produção de silicatos e materiais de silício
e possui de 10-40% de carbono, enquadrando-a como carvão vegetal, além de
uma composição mineral menor. Este material está disponível em abundância,
e quase livre de custos, e com isso, cada vez mais existe o interesse em utilizar
este resíduo como matéria-prima em outros segmentos industriais (ALVAREZ
et. ai, 2014; JON,et.ai, 2008; SHEN et. ai, 2014).
[009] Existem vários processos químicos de degradação da biomassa. Nos
últimos anos tem-se dado atenção mais relevante para ao processo de pirólise,
um processo físico-químico no qual a biomassa é aquecida a altas
temperaturas em torno de 700 °C na presença de N2 (gás de arraste). Este
processo resulta em três produtos: gás, bio-óleo e resíduo sólido. A mistura de
gases apresenta moléculas tais como: CO, H2 e CH4. O bio-óleo da casca de
arroz (CA) é uma mistura complexa de compostos orgânicos de coloração
marrom escura, altamente oxigenada, com cheiro de fumaça característico
(BAKAR e TITILOYE 2013; INGRAM, et. ai, 2008) e composto por moléculas
de interesse farmacêutico. O resíduo sólido da pirólise da casca de arroz é
denominado cinza da casca de arroz (CCA), composto majoritariamente por
sílica e carbono que possui um grande interesse industrial devido as suas
características como apresentar em torno de 40% de carbono, motivo pelo qual
apresenta coloração escura e também por ser rico em sílica.
[01 0] Com isso, em vista das excelentes características da CCA e também
devido as grandes quantidades do rejeito desse tipo de material que não existe
destino apropriado no Brasil e em especial no estado do Rio Grande do Sul por
ser o maior beneficiador do grão colhendo nas safras de 2014/201 5 , mais de
12.1 97,8 milhões de toneladas de grãos, cerca de 2 milhões de toneladas de
casca e 400 mil toneladas de cinza pretende-se destinar de forma
ambientalmente correta o resíduo, visando obter melhor rentabilidade do
produto que se deseja comercializar.
Descrição detalhada da Invenção
[01 1] O objeto da presente invenção é fornecer um pigmento preto inovador,
contribuindo para o desenvolvimento sustentável e ecofriendly, a partir da
casca de arroz sem apresentar toxicidade.
[012] A presente invenção consiste na queima da casca de arroz em diferentes
fornos. Primeiramente queima-se em forno de pirólise e após em forno tubular
de leito fixo.
[01 3] A presente invenção é explicada em detalhes abaixo, com base na
matéria-prima (CCA) e no processo de pirólise utilizado, mas a invenção não é
limitada apenas por esta biomassa.
[014] Etapa 1) Realizar-se-á o processo de secagem conforme técnica do
Ministério da Agricultura ( 1992) para retirada de umidade e moagem em
moinho de facas (Wiley Mill Model n° 2 , Arthur H . Thomas, Philadelphia, USA),
conforme descrito em trabalho anterior (ALMEIDA S . R., 201 0);
[01 5] Etapa 2) O forno tubular construído no Instituto de Física da UFRGS por
(ALMEIDA S . R., 201 0), será o principal equipamento a ser utilizado para a
obtenção da CCA a partir da casca de arroz, conforme suas características:
Forno especial para altas temperaturas Modelo Tubular: Diâmetro 40mm;
Comprimento 200mm; Controlador de temperatura N-480 Novus; Termopar tipo
K ; Relê do estado sólido; Potência 1,7 kW; Voltagem 220 V; Temperatura
Máxima 1050°C; Carcaça em ferro com pintura epóxi, Revestimento térmico
com massa refratária; Resistência de Kanthal. Trata-se de um forno de leito
fixo, refratário, aquecido eletricamente por resistência a qual se encontra na
parte interna e um reator de quartzo. O forno possui opção para trabalhar com
dois controladores de temperatura, um no forno e outro dentro do reator;
[016] Etapa 3) Moagem do produto retirado do forno e peneiramento da
amostra (300 - 400 mesh);
[01 7] Etapa 4) Calcinação do material em forno tubular até 1200°C. (esta etapa
é dependente da aplicação em que o produto será destinado).
PIGMENTO PRETO MULTIFUNCIONAL OBTIDO A PARTIR DA
PIRÓLISE DA CASCA DE ARROZ
REIVINDICAÇÕES
1. PIGMENTO PRETO MULTIFUNCIONAL OBTIDO A PARTIR DA PIRÓLISE
DA CASCA DE ARROZ, caracterizado por ser constituído majoritariamente de
sílica, e constituído por outros compostos como potássio, alumínio, cálcio,
ferro, manganês, sódio e outros em escala de traços.
2. PIGMENTO PRETO MULTIFUNCIONAL OBTIDO A PARTIR DA PIRÓLISE
DA CASCA DE ARROZ, caracterizado por ser de origem especifica ou ser de
origem vegetal (todas as variedades de arroz possíveis).
3. PIGMENTO PRETO MULTIFUNCIONAL OBTIDO A PARTIR DA PIRÓLISE
DA CASCA DE ARROZ, caracterizado por ser obtido por processo de pirólise
de casca de arroz.
4. PIGMENTO PRETO MULTIFUNCIONAL OBTIDO A PARTIR DA PIRÓLISE
DA CASCA DE ARROZ, caracterizado por ser obtido conforme processo de
pirólise da reivindicação 3 , contendo uma etapa de condensação dos gases.
5. PIGMENTO PRETO MULTIFUNCIONAL OBTIDO A PARTIR DA PIRÓLISE
DA CASCA DE ARROZ, caracterizado por ser obtido conforme processo de
pirólise da reivindicação 3 , em que se utiliza a temperatura na faixa de 600 a
800 °C.
6. PIGMENTO PRETO MULTIFUNCIONAL OBTIDO A PARTIR DA PIRÓLISE
DA CASCA DE ARROZ, caracterizado por ser obtido conforme processo de
pirólise da reivindicação 3 , com taxa de aquecimento de 50 a 300°C/min.
7. PIGMENTO PRETO MULTIFUNCIONAL OBTIDO A PARTIR DA PIRÓLISE
DA CASCA DE ARROZ, caracterizado por ser obtido conforme processo de
pirólise da reivindicação 3 , com a presença de gás inerte N2, com fluxo de 1 a
10L/min e com tempo de permanência da biomassa dentro do reator de 5 a 15
min.
8. PIGMENTO PRETO MULTIFUNCIONAL OBTIDO A PARTIR DA PIRÓLISE
DA CASCA DE ARROZ, caracterizado por ser obtido conforme processo de
pirólise da reivindicação 7 , seguido de tratamento térmico em temperaturas na
faixa de 600 a 1400°C.
n erna ona app ca on o .
PCT/BR201 7/050264
A . CLASSIFICATION OF SUBJECT MATTER
C09C1/28 (2006.01 ), C09C 1/40 (2006.01 ), C09B 61/00 (2006.01 ), C09D 7/1 2 (2006.01 )
According to International Patent Classification (IPC) or to both national classification and IPC
B . FIELDS SEARCHED
Minimum documentation searched (classification system followed by classifícation symbols)
C09C 1/28, C09C 1/40, C09B 61/00, C09D 7/1 2
Documentation searched other than minimum documentation to the extent that such documents are included the fields searched
BANCO DE PATENTES DO INPI-BR (SINPI)
Electronic data base cônsul ted during the International search (name of data base and, where practicable, search terms used)
ESPACENET, EPODOC, USPTO
C . DOCUMENTS CONSIDERED TO BE RELEVANT
Category* Citation of document, it indication, where appropriate, of the relevant passages Relevant to claim No.
CN 1123807 A (ZHAO ZHIXIANG [CN]) 1 to 8
05 June 1996 (1996-06-05)
(The whole document)
CN 103710023 A (UNIV SOUTH CHINA TECH) 1 to 8
09 April 2014 (2014-04-09)
(The whole document)
FR 2348261 A l (ABDELLATIF ALA EL DINE [FR]) 1 to 8
10 November 1977 (1977-11-10)
(The whole document)
Further documents are listed in the continuation of Box C . See patent family annex.
* Spccial catcgorics of citcd documents: "T" later document published after the international filing date or priority
"A" document delming the general state of the art whi h is not considered date and not in conflict with the application but cited to understand
to be of particular relevance the principie or theory underlying the invention
"E" earlier application or patent but published on or after the international "X" document of particular relevance; the claimed invention cannot be
f ng date considered novel or cannot be considered to ínvotve an ínventive
"L" document which may throw doubts on priority claim(s) or which is step when the document is taken alone
cited to establish the publication date of another citation or other
special reason (as specified) "Y" document of particular relevance; the claimed invention cannot beconsidered to involve an inventive step when the document is
"O" document referring to an oral disclosure, use, exhibition or other combined with one or more other such documents, such combination
means being obvious to a person skilled in the art
"P" document publ ished prior to the international fil ing date but later than "&" document member of the same patent family
the priority date claimed
Date of the actual completion of the international search Date ofmailing of the international search report
11 October 2017 06/11/2017
Nat e and mailing address of the íS/Y/BR Authorized officer
ITUTO NACIONAL DA
PROPRIEDADE INDUSTRIAL João Gilberto Sampaio Ferreira da Silva
Rua Sao Bento n° 1, 17° andar +55 2 1 3037-3493/3742
a sím
INST
ile No. cep: 20090-010, Centro - Rio de Janeiro/RJ
+55 2 1 3037-3663
Telephone No.
Forni PCT/ISA/210 (second sheet) (January 201 5)
n erna ona app ca on o .
PCT/BR201 7/050264
Fon PCT SA/2 0 (extra sheet) (January 2015)
International application No.
Information on patent family members
PCT/BR201 7/050264
CN 1123807 A 1996-06-05 None
CN 103710023 A 2014-04-09 CN 103710023 B 2015-07-01
FR 2348261 A l 1977-11-10 None
Fon PCT SA/ 10 (patent family annex) (January 201 5)
A . CLASSIFICAÇÃO D O OBJETO
C09C1/28 (2006.01 ), C09C 1/40 (2006.01 ), C09B 61/00 (2006.01 ), C09D 7/1 2 (2006.01 )
De acordo com a Classificação Internacional de Patentes (IPC) ou conforme a classificação nacional e IPC
B . DOMÍNIOS ABRANGIDOS PELA PESQUISA
Documentação mínima pesquisada (sistema de classificação seguido pelo símbolo da classificação)
C09C 1/28, C09C 1/40, C09B 61/00, C09D 7/1 2
Documentação adicional pesquisada, além da mínima, na medida em que tais documentos estão incluídos nos domínios pesquisados
BANCO DE PATENTES DO INPI-BR (SINPI)
Base de dados eletrônica consultada durante a pesquisa internacional (nome da base de dados e, se necessário, termos usados na pesquisa)
ESPACENET, EPODOC, USPTO
C. DOCUMENTOS CONSIDERADOS RELEVANTES
Relevante para as
Categoria* Documentos citados, com indicação de partes relevantes, se apropriado
reivindicações N°
CN 1123807 A (ZHAO ZHIXIANG [CN]) 1 a 8
05 junho 1996 (1996-06-05)
(Vide documento inteiro)
CN 103710023 A (UNIV SOUTH CHINA TECH) 1 a 8
09 abril 2014 (2014-04-09)
(Vide documento inteiro)
FR 2348261 A l (ABDELLATIF ALA EL DINE [FR]) 1 a 8
10 novembro 1977 (1977-11-10)
(Vide documento inteiro)
I IDocumentos adicionais estão listados na continuação do quadro C l Ver o anexo de famílias das patentes
* Categorias especiais dos documentos citados: "T" documento publicado depois da data de depósito internacional, ou de
' A" documento que defne o estado geral da técnica, mas não é considerado de prioridade e que não conSita como depósito, porém citado para entender o
particular relevância. princípio ou teoria na qual se baseia a invenção.
' E" pedido ou patente anterior, mas publicada após ou na data do depósito ' X documento de particular relevância; a invenção reivindicada não pode ser
internacional considerada nova e não pode ser considerada envolver u tividade
' L" documento que pode lançar dúvida na(s) reivindicaçâo(ões) de prioridade ou inventiva quando o documento é considerado isoladamente.
na qual é citado para determinar a data de outra citação ou por outra razão Ύ " documento de particular relevância; a invenção reivindicada não pode ser
especial considerada envolver atividade inventiva quando o documento é coirbinado
' O" documento referente a uma divulgação oral, uso, exibição ou por outros meios. comum outro documento ou mais de uni tal coirbinaçâo sendo óbvia para
umtécnico no assunto.
' P" documento publicado antes do depósito internacional, porém posterior a data
de prioridade reivindicada. ' &" documento membro da mesma à r lia de patentes.
Data da conclusão da pesquisa internacional envio do relatório de pesquisa internacional:
11 de outubro de 2017 06/11/2017
Nome e endereço postal da ISA/BR Funcionário autorizado
TUTO NACIONAL DA
PROPRIEDADE INDUSTRIAL
Rua Sao Bento n° 1, 17° andar João Gilberto Sampaio Ferreira da Silva
cep: 20090-010, Centro - Rio de Janeiro/RJ
N° d
INSTI
e fax: +55 2 1 3037-3663 N° de telefone: +55 2 1 3037-3493/3742
Formulário PCT/ISA/210 (segunda página) (Julho 2009)
Quadro IV Texto do res umo (Continuação do ponto 5 da primeira página)
A presente invenção a obtenção de um pigmento preto nanoparticulado multifuncional criado a partir da matéria-
prima casca de arroz (CA). A metodologia relata dois procedimentos para produção do pigmento utilizando dois
fornos, o primeiro sendo um forno de pirólise criado pela autora dessa patente e o segundo forno retrata um modelo
tubular com fechamento nas laterais.
Este pigmento é caracterizado por ser constituído majoritariamente de sílica, e é obtido por processo de pirólise.
Portanto, a invenção possibilita atribuir um novo pigmento inorgânico a cinza da casca do arroz (CCA) de origem
orgânica, tendendo a beneficiar o setor industrial que necessita de técnicas que contribuam para adequação quanto
às exigências socioambientais.
Formulário PCT/ISA/210 (continuação da primeira página(3)) (Julho 2009)
informação relativa a membros da família patentes
PCT/BR20 17/050264
Documentos de patente
Data de publicação Membro(s) da família de patentes Data de publicaçãocitados no relatório de pesquisa
CN 1123807 A 1996-06-05 Nenhum
CN 103710023 A 2014-04-09 CN 103710023 B 2015-07-01
FR 2348261 Al 1977-11-10 Nenhum
Formulário PCT/ISA/210 (anexo da família de patentes) (Julho 2009)
	abstract
	description
	claims
	wo-search-report
	wo-search-report