Influência da Radiação Ultravioleta nas propriedades físico-químicas e mecânicas de fibras de Bananeira: Um método alternativo de tratamento fotoquímico.

Abstract

A utilização de metodologias de química verde é uma necessidade atual e requer novos estudos baseados em processos e fenômenos fotoquímicos. Trata-se de um tema de extrema importância para a ciência, pois envolve princípios morais e de responsabilidade social e ambiental. A luz é um reagente ecológico, barato e de fácil obtenção, por isso assume um papel de destaque na química orgânica, permitindo novas e promissoras transformações físico-químicas e estruturais em fibras lignocelulósicas. Por esse motivo, a utilização de radiação como reagente alternativo, que confronta os métodos clássicos de tratamento com reagentes químicos, torna-se alvo de nova investigação científica. O objetivo deste trabalho é avaliar as propriedades físico-químicas e mecânicas das fibras de bananeira da espécie Prata, In Natura e tratadas por diferentes procedimentos. A extração das fibras foi realizada em meio aquoso sob pressão de 1,2 atm, a 120 ± 5°C, durante 4h, seguido de processo mecânico de laminação. Para efeitos de verificação da influência do processo de extração adotado, um lote de fibras foi tratado sob as mesmas condições, porém, durante um tempo maior, 60 h. As fibras foram submetidas à irradiação ultravioleta (UV - λmáx = 400 nm) em câmara de fotodegradação, por 7 e por 15 dias. Além disso, foi avaliado o comportamento das fibras extraídas de diferentes regiões, internas e externas, do pseudocaule da bananeira. O ensaio de tração em fios, seguindo a norma ASTM C1557-03, foi utilizado para avaliar a resistência mecânica das fibras de bananeira, internas e externas, nas condições In Natura, irradiadas com UV por 7 e por 15 dias, e das fibras tratadas sob pressão a 120 ± 5°C por 60h. Para a caracterização das propriedades físico-químicas do material, as fibras foram submetidas à análise térmica diferencial e gravimétrica (TG/ATD) e caracterização por espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR). Foi também realizado o estudo cinético de decomposição térmica das fibras de bananeira por meio do método de Flynn-Wall-Ozawa (FWO) com o objetivo de determinar a energia de ativação Eₐ para a degradação da celulose. O estudo da superfície das fibras foi realizado por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os resultados de caracterização das propriedades mecânicas das fibras revelam não haver diferença significativa de resistência à tração entre as fibras de regiões internas e externas do pseudocaule. Porém apontaram uma melhoria significativa de resistência das fibras submetidas a 7 dias de radiação UV. As análises de TG/ATD indicam a formação de uma nova fase estrutural proveniente da exposição das fibras à irradiação UV. Por meio do FT-IR foi possível comprovar que esta mudança estrutural é decorrente da formação de um novo grupo funcional, de caráter cíclico, devido ao processo fotoquímico ocorrido nas fibras de bananeiras irradiadas com UV e que o aumento da resistência mecânica das fibras pode ser associado a esta nova estrutura. A análise da superfície das fibras irradiadas com UV, realizada por meio do MEV, revelou que essa radiação causa degradação, desfibrilação e escamação das microfibrilas superficiais à fibra. Visando verificar a eficácia da radiação UV na melhoria da resistência ao impacto de compósitos reforçados com as FBs, o ensaio de impacto Izod foi aplicado em compósitos de resina de poliéster reforçados com 6% (em massa) de fibras In Natura e irradiadas. Os resultados destes ensaios revelaram que as alterações provocadas pela radiação UV nas fibras aumentaram a resistência ao impacto da resina poliéster. Os compósitos reforçados com fibras de bananeira irradiadas por 7 e 15 dias apresentaram resultados de resistência ao impacto semelhantes, ou seja, valores de 44,47 j/m e 43,38 j/m, respectivamente. A radiação UV pode ser considerada benéfica para as propriedades mecânicas do compósito, sendo assim, um método muito promissor para ser inserido na indústria de produção de compósitos baseados na fibra de bananeira.