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
• 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 substituos 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)