Desenvolvimento de aerogéis de celulose e borracha para sistemas de sorção.

Abstract

Os aerogéis são uma classe de materiais com uma estrutura de rede interconectada, formados pela substituição do líquido em gel por ar. Sua estrutura de rede interconectada, combinada com baixa densidade, alta porosidade e elevada área superficial, confere-lhes propriedades funcionais singulares, tornando-os versáteis para diversas aplicações. Com o objetivo de desenvolver alternativas mais sustentáveis, este trabalho produziu e caracterizou aerogéis puros e compósitos à base de celulose microfibrilada (MC) e borracha natural (NR), variando suas proporções em 0, 20, 50, 80 e 100% (m/m). Para isso, houve a mistura de duas dispersões aquosas: dispersão aquosa de celulose obtida a partir da fibrilação mecânica de algodão hidrofílico; e látex de borracha natural diluído em água. Os aerogéis foram produzidos pelo método sol-gel, congelados e posteriormente liofilizados. O método empregado permitiu a obtenção de aerogéis com notáveis características, como 99 % de porosidade e 0,0063 g/cm3 de densidade para o aerogel de celulose pura. A variação nas proporções de celulose e borracha na formulação dos aerogéis resultou em distintas morfologias, bem como em alterações significativas nas propriedades mecânicas e térmicas. Morfologicamente, aerogéis com maiores teores de celulose exibiram uma maior interconectividade e uma característica mais lamelar, que gradualmente se tornou menos conectada e mais curva com o aumento da borracha. Em termos mecânicos, a combinação de borracha com maiores teores de celulose proporcionou maior resistência à compressão em condições ambientes. Em contrapartida, o aumento da borracha resultou em maior rigidez em temperaturas negativas. Quanto às propriedades térmicas, uma proporção elevada de borracha elevou a estabilidade térmica, enquanto a celulose conferiu maior resistência térmica ao material. Funcionalmente, o aerogel de celulose se destacou na sorção de óleo de soja (130 g/g), enquanto o aerogel de borracha exibiu a maior capacidade de retenção (67 %). A presença da borracha nos compósitos contribuiu para a hidrofobilização do material, resultando em ângulo de contato com a água de cerca de 120° e promovendo alta capacidade de separação em misturas óleo-água. A capacidade de sorção e de separação dos aerogéis indica um promissor potencial para a remediação de águas contaminadas.