Solubilidade de polímeros biodegradáveis em solventes verdes : equlíbrio líquido-líquido de álcoois fluorados e líquidos iónicos

Abstract

A degradação das condições de vida do planeta aumentou a um ritmo assustador no último século. O efeito de estufa, aumento do buraco da camada de ozono, redução da qualidade da água dos cursos naturais e o aumento da produção/acumulação de resíduos sólidos são alguns dos principais problemas ambientais. Uma vez que a eliminação total de emissões nocivas é praticamente impossível, a solução passa por uma gestão ambiental eficiente: redução das emissões ou substituição de compostos nocivos por outros que apresentem um risco ambiental inferior. A sustentabilidade ambiental associada à “volatilidade” e globalização dos mercados, a competitividade e a inovação tecnológica ocasionam alterações revolucionárias na indústria mundial. É neste contexto que a investigação de novos materiais/tecnologias benignas para o ambiente se tornaram num factor cada vez mais valorizado. O presente trabalho tem como objectivo caracterizar, do ponto de vista termodinâmico e termofísico, materiais emergentes como por exemplo líquidos iónicos, polímeros biodegradáveis e álcoois fluorados e suas misturas. Os compostos estudados neste trabalho possuem um conjunto de propriedades peculiares que tornam a sua aplicação atraente, quer do ponto de vista ambiental quer do ponto de vista do processo químico e do produto final. No entanto, a sua aplicação carece ainda de dados experimentais que permitam a sua caracterização completa. Este trabalho encontra-se dividido em duas partes: a primeira sobre solubilidades mútuas de álcoois fluorados (1H,1H,7H-Fluoroheptanol, 1H,1HFluorooctanol, 1H,1H,2H,2H-Fluorooctanol, 1H,1H-Fluoronanol e 1H,1HFluorodecanol) em líquidos iónicos e a segunda devotada ao estudo solubilidade de ácido poliláctico (PLA 98:2 e PLA 82:18) em solventes verdes. Para os sistemas que apresentaram equilíbrio líquido-líquido foram medidos os respectivos diagramas de fase T-x, à pressão atmosférica, por turbidimetria. Os resultados experimentais foram modelados recorrendo a modelos termodinâmicos do estado da arte como a equação de estado PC-SAFT para o sistema ácido poliláctico e lactato de etilo, e o COSMO-RS para os sistemas de 1H,1H,2H,2H-Fluorooctanol e líquidos iónicos.

ABSTRACT: In the last century, there has been an exponential increase in the quality of life in terms of commodities that are accessible to anyone but also an exponential decrease in the quality of life in terms pollution with the phenomena such as green house effect, ozone layer depleting, low water quality, massive solid waste production becoming major environmental problems. Since the complete elimination of hazardous gases emission is an almost impossible task, the development of more efficient environmental management programs are of special importance. Environmental sustainability associated to globalization, competitivity and technological innovation lead to revolutionary changes in world industry always with new goals to pursue. This scenario makes the research of new material/technologies which are environmental benign a more and more valuable factor in industry. The aim of this work is to further characterize new materials, from the thermodynamics and thermophysics point of view. The materials studied in this work comprise ionic liquids, biodegradable polymers and fluorinated alcohols as well as their mixtures. All these materials have peculiar properties which makes their application attractive from the environmental and industrial process point of view. However, their application depends on the experimental data available which allows a more detailed characterization. This work can be divided in two parts: The first one about mutual solubilities of fluorinated alcohols (1H,1H,7H-Fluoroheptanol, 1H,1H-Fluorooctanol, 1H,1H,2H,2H-Fluorooctanol, 1H,1H-Fluoronanol and 1H,1H-Fluorodecanol) in ionic liquids and the second one devoted to the solubility of polylactic acid (PLA 98:2 and PLA 82:18) in green solvents. T-x phase diagrams were measured by turbidimetry for the systems where liquid-liquid equilibria was found. The obtained experimental results were modelled with state of the art thermodynamic models: PC-SAFT for the PLA+ ethyl lactate system and COSMO-RS for the systems involving 1H,1H,2H,2H-Fluorooctanol and ionic liquids.