Colagem de produtos de madeira com adesivos renováveis produzidos com biofenol

• Processo: 15/15967-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2017
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2019
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Operações Industriais e Equipamentos para Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Guilherme Augusto Duarte
• Beneficiário: Guilherme Augusto Duarte
• Empresa: Ibire Soluções Empresariais Ltda
• Município: São Paulo
• Pesquisadores principais: Alexandre Santos Pimenta ; Rafael de Carvalho Morales
• Bolsa(s) vinculada(s): 18/02607-3 - Síntese de adesivos à base de biofenol, BP.TT
• Assunto(s): Compostos orgânicos Fenóis Fenol Colas e adesivos Colagem Madeira
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Adesivo para madeira | Fenol | Óleos pirolíticos da madeira | Fenol renovável para colagem de madeira

Resumo

Abrangendo ações de pesquisa aplicada, o presente projeto visa desenvolver uma estratégia de produção de Biofenol (fenóis provenientes de óleos pirolíticos da madeira) para sua utilização na síntese de adesivos renováveis para colagem de madeira. A cadeia de obtenção do Biofenol inicia-se com a pirólise lenta (carbonização) da madeira, processo largamente utilizado no Brasil para produção de carvão vegetal, insumo este da indústria de ferro-gusa, aço e ferro-ligas. A fumaça resultante da carbonização é condensada e, por decantação, é retirado o alcatrão insolúvel. Este alcatrão é destilado e a porção fenólica é extraída entre 180°C e 230°C. Posteriormente este material é submetido a uma reação de desmetilação a qual ativa as posições dos fenóis contidos no alcatrão destilado para realizar a síntese de adesivos com formaldeído. Entre 2014 e 2015 o presente projeto recebeu investimento anjo de R$ 180 mil para demonstração da viabilidade técnica de se produzir adesivos para colagem de madeira substituindo totalmente o fenol petroquímico pelo Biofenol. Nesta fase do desenvolvimento nossos desafios serão substituir o reagente desmetilante e melhorar as características do adesivo produzido com o Biofenol. Atualmente utiliza-se o Ácido Bromídrico (HBr) como agente desmetilante, reagente este que possui alto preço de mercado e baixo volume de fornecimento, o que onera substancialmente o futuro preço de venda do Biofenol e o torna pouco competitivo em relação ao fenol petroquímico. Desta forma consultores especialistas em síntese orgânica irão auxiliar na experimentação de 6 rotas químicas alternativas ao Ácido Bromídrico, variando-se a aplicação de temperatura de forma convencional e por micro-ondas. Serão utilizados como substitutos ao HBr: 1) HCL/OHAc, 2) HI, 3) AlI3, 4) LiCl, 5) BF3/NaI e 6) BBr3. As condições de reação (concentração dos reagentes, temperatura e tempo de reação) serão otimizadas por planejamento fatorial com dois níveis e três fatores utilizando reagentes comerciais no lugar do alcatrão vegetal. O alcatrão será caracterizado por Cromatografia para identificação e quantificação dos seus componentes, será então desmetilado com cada um dos 6 substituintes do HBr sob as condições reacionais definidas previamente e o produto resultante será caracterizado por diferentes técnicas, entre elas, espectrometria de massas e RMN de 1H e 13C, para cálculo de rendimento tendo como base a quantidade de compostos fenólicos presentes na fração inicial. Espera-se com este experimento, obter resultados iguais ou superiores aos obtidos com o HBr, ou seja, que os compostos fenólicos do alcatrão sejam desmetilados. Outro desenvolvimento ocorrerá paralelamente e objetiva-se melhorar as características do adesivo. Testes de colagem realizados no laboratório de painéis de madeira da UFPR demonstraram a viabilidade de utilização dos adesivos Biofenol-formaldeído para a colagem de madeira, porém, características como a resistência a umidade, teor de sólidos e viscosidade, precisam ser otimizados para que os standards da indústria sejam atingidos. Desta forma serão produzidos 66 adesivos divididos em 3 famílias: Família 1: Resinas Biofenol-formaldeído com uréia como agente ligante tridimensional; Família 2: Resinas Biofenol-Glioxal tendo o glioxal como ligante e o triacetim como aditivo ligante tridimensional e Família 3: Resinas Biofenol-formaldeído tendo PMDI como agente ligante tridimensional. Para cada família serão variadas as concentrações de reagentes para selecionar as formulações que melhor se adequam aos padrões atuais de colagem. A seguir os adesivos serão utilizados para colagem de painéis compensados e serão avaliados pela sua resistência da linha de cola no cisalhamento em tração, pela porcentagem de falha na madeira e pela resistência ao teste de fervura (boil test). Espera-se com estes experimentos, obter adesivos com alta resistência a umidade, teor de sólidos entre 49% e 51% e viscosidade entre 400 e 800 cPs. (AU)