PROCESSOS INDUSTRIAIS ORGÂNICOS Prof. MBA Renato Mariano QUÍMICA INDUSTRIAL II - UNILINS

Ementa: Sabões e Detergentes; Industrias de defensivos agricolas; Papel e Celulose; Óleos vegetais, gorduras e ceras; Polimeros; Petróleo e petroquímica; Açúcar, álcool e alcoolquímica; Biodisel; Gases combustíveis e gases industriais.

DIDÁTICA DE TRABALHO AVALIAÇÃO – 08 pontos Teórica: relacionamento de conceitos e conteúdo; Prática: atividade experimental; seminário; teatro ou fórum de debates; TRABALHOS COMPLEMENTARES – 02 pontos Atividades de fixação; Pesquisas Bibliográficas; Pesquisas Cientificas; Estudo de Caso; Resenhas Críticas;

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PROCESSOS INDUSTRIAIS ORGÂNICOS X INORGÂNICOS

Para outras Industrias INDUSTRIAS QUÍMICAS Produtos de Consumo Matérias Primas Para outras Industrias

MATÉRIAS PRIMAS ORGÂNICAS INORGÂNICOS Água Combustíveis Fósseis Ar Biomassa Minerais

INDUSTRIA DE SABÕES E DETERGENTES O sabão na verdade nunca foi “descoberto”, mas surgiu gradualmente de materiais alcalinos e matérias graxas.

FABRICAÇÃO DO SABÃO Durante 2000 anos, os processos básicos de fabricação de sabão permaneceram praticamente imutáveis; Envolviam saponificação descontinua dos óleos e gorduras, mediante um álcali, seguida pela salga.

Pré-tratamento das Gorduras e dos Óleos Processo de Fabricação MODIFICAÇÕES Pré-tratamento das Gorduras e dos Óleos Processo de Fabricação Acabamento do Sabão

Processo de Fabricação MODIFICAÇÕES Desenvolvido por Sharples e os Irmãos Lever Processo de Fabricação Saponificação Descontinua Saponificação Continua

INDUSTRIALIZAÇÃO DO SABÃO Os sabões compreendem os sais de sódio ou de potássio dos diversos ácidos graxos (oléico, esteárico, palmítico, láurico e mirístico). O procedimento moderno envolve a hidrólise continua, depois da separação da glicerina, os ácidos graxos são neutralizados a sabão.

SODA CÁUSTICA E GORDURA AQUECIMENTO (ETAPA 01) ADIÇÃO DE H2O E CLORETO DE SÓDIO (ETAPA 02) ADIÇÃO DE ÁGUA E SODA CÁUSTICA (ETAPA 05) SEPARAÇÃO DA SOLUÇÃO 2 FASES (ETAPA 03) ELIMINAÇÃO DA FASE INFERIOR (ETAPA 04) SABÃO FASE SUPERIOR FASE INFERIOR GLICERINA

REAÇÃO DE PRODUÇÃO DO SABÃO Atualmente, o sabão é obtido de gorduras (de boi, de porco, de carneiro, etc) ou de óleos (de algodão, de vários tipo de palmeiras, etc.). A hidrólise alcalina de glicerídeos é denominada, genericamente, de reação de saponificação porque, numa reação desse tipo, quando é utilizado um éster proveniente de um ácido graxo, o sal formado recebe o nome de sabão. A equação abaixo representa genericamente a hidrólise alcalina de um óleo ou de uma gordura: Reação de saponificação

REAÇÃO DE PRODUÇÃO DO SABÃO O ácido graxo poderá ser neutralizado por: NaOH ou Na2CO3, dando R — COONa (sabões de sódio, em geral mais duros); KOH ou K2CO3, dando R — COOK (sabões de potássio, mais moles e usados por exemplo, em cremes de barbear); Hidróxidos de etanolamina, como, por exemplo, (OH-CH2-CH2)3NHOH, dando R — COONH(CH2-CH2-OH)3 (sabões de amônio, que são em geral líquidos usados, por exemplo, em xampus).

PRODUÇÃO INDUSTRIAL DO SABÃO (CONTINUA)

FLUXOGRAMA GENERALIZADO DA PRODUÇÃO DE SABÃO

A glicerina A  glicerina (ou glicerol) é um subproduto da fabricação do sabão. Por esse motivo, toda fábrica de sabão também vende glicerina. Ela é adicionada aos cremes de beleza e sabonetes, pois é um bom umectante, isto é, mantém a umidade da pele. Em produtos alimentícios ela também é adicionada com a finalidade de manter a umidade do produto e aparece no rótulo com o código "umectante U.I". Outra utilidade da glicerina é na fabrica de explosivos como o explosivo conhecido como nitroglicerina. Ação umectante da glicerina Reação de produção da nitroglicerina

ADITIVOS COMUNS ENCONTRADOS EM SABÕES A maioria dos produtos de limpeza possui aditivos que melhoram sua eficácia ou reduzem seu custo. O aditivo mais comum encontrado em qualquer sabão são os aromatizantes, mesmo que este seja imperceptível, é utilizado para disfarçar o odor característico do sabão. Agentes quelantes, como os fosfatos, aparecem praticamente em todas as fórmulas de produtos de limpeza. Estes compostos retiram íons de metais que estão presentes na água e que podem reduzir a ação do sabão como os íons cálcio e magnésio, componentes que tornam a água dura e prejudicam a ação dos tensoativos aniônicos (sabões). Existem outras substâncias que auxiliam na eliminação da dureza das águas. Poderíamos classificar estes eliminadores em dois grupos: quelantes e precipitantes. 1 - Agentes quelantes: trifosfatos e boratos. 2 - Precipitantes: carbonatos, silicatos e metassilicatos.

ADITIVOS COMUNS ENCONTRADOS EM SABÕES Produtos muito utilizados como aditivos para eliminar odores desagradáveis e como anti-sépticos são os bórax (tetraborato de sódio hidratado - Na2B4O7.H2O) e o óxido de zinco (ZnO). Outros boratos como o perborato de sódio são utilizados como alvejantes. A ação alvejante é causada pela formação do oxigênio ativo, que o perborato libera em soluções alcalinas ou em presença de ativadores. A representação desta reação está na Figura: Reação do perborato de sódio

ADITIVOS COMUNS ENCONTRADOS EM SABÕES Em determinados produtos, principalmente sabões em pó para máquinas de lavar roupa, são encontrados clarificantes ópticos que são corantes que absorvem luz ultravioleta (de 3-5% da luz solar), emitindo luz fluorescente azul. Através da luz azul, a cor amarela é eliminada pelas cores complementares que se formarão, já que a cor resulta , para o olho humano, do somatório das luzes fluorescentes refletidas. Desta forma não enxergamos mais o amarelado, mas a cor que resulta da absorção do corante do tecido. Outro artifício utilizado para retirar manchas é a utilização de enzimas. As enzimas são proteínas que catalisam reações específicas, auxiliando assim a eliminação de substâncias indesejáveis que causam as manchas (gorduras, corantes orgânicos, etc.) Em geral utilizam-se enzimas chamadas porteases de serina.

PRINCIPAIS MATÉRIAS PRIMAS O SEBO BOVINO; AS BANHAS (porcos e animais domésticos menores); REAGENTES QUÍMICOS: Soda caustica; Sal comum; Barrilha; Potassa cáustica; Silicato de sódio; Bicarbonato de sódio; Fosfato trissódico.

PRINCIPAIS PRODUTOS SABÕES EM PEDRA (BARRA); SABONETES; SABÕES INDUSTRIAIS

detergentes

Os detergentes são produtos sintéticos produzidos a partir de derivados do petróleo; Estes compostos começaram a ser produzidos comercialmente a partir da Segunda Guerra Mundial (1939 - 1945); Escassez de óleos e gorduras necessárias para a fabricação de sabões; Nos Estados Unidos, já no ano de 1953, o consumo de detergentes superava o de sabões.

X Detergente Sabão Os detergentes não são precipitados como sabão. Os detergentes são misturas complexas de varias substâncias; X Os sabões são preciptados quanto em contato com “Água e Dura” e ou “Águas Ácidas” São produzidos a partir de Sais de Sódio ou de Potássio e ácidos graxos Sabão

FABRICAÇÃO DO DETERGENTE SABÃO AGENTES TENSOATIVOS (TENSÃO SUPERFICIAL) DETERGENTES

Os detergentes ou surfactantes são substâncias anfifílicas, ou seja, apresentam em sua estrutura molecular uma parte polar e outra apolar, o que dá a estas moléculas a propriedade de acumularem-se em interfaces de dois líquidos imiscíveis ou na superfície de um líquido.

Reação de neutralização. Obtenção de detergente. Entre outros métodos os detergentes podem ser produzidos por reações de sulfonação de alcanos de cadeia longa. . Reação de sulfonação de alcanos de cadeia longa. Primeira fase para obtenção de um detergente aniônico Reação de neutralização. Obtenção de detergente.

OUTRA FORMA DE OBTENÇÃO DETERGENTES É ATRAVÉS DE REAÇÕES A PARTIR DE ALCENOS E ÁLCOOIS DE CADEIA LONGA.

PRODUÇÃO DE DETERGENTE

PRODUÇÃO DO DETERGENTE EM PÓ

BIODEGRADABILIDADE DOS DETERGENTES Os primeiros detergentes produzidos apresentavam problemas com relação à degradação pelo meio ambiente, tornando-se altamente poluidores, pois permaneciam nas águas de rios, lagos, etc. por um período muito grande. Neste caso, devido à permanente agitação das águas, causavam a formação de muita espuma, cobrindo a superfície de rios, estações de tratamento e redes de esgoto.

BASE DE FABRICAÇÃO Nesse período, a base para a fabricação dos detergentes era o propeno, um gás incolor obtido, principalmente, do “cracking” da nafta (produto da destilação do petróleo). A utilização deste composto na fabricação de detergentes originava tensoativos com cadeias ramificadas e, portanto, de difícil degradação pelas bactérias. RADICAL RADICAL RADICAL

BASE DE FABRICAÇÃO Devido a esse fato, esse tipo de detergente foi, com o passar do tempo, sendo substituído por outros que possuíam maior degradabilidade. Esse tipo de composto possui cadeia carbônica linear similar aos tipos de cadeias encontradas nas moléculas dos sabões, nesse tipo de detergente não aparecem ramificações, o que facilita a degradação da molécula por microrganismos.

atividades 1) Defina em que consiste um Processo Industrial Orgânico. 2) Explique a diferença entre um processo Industrial Orgânico e um Processo Industrial Inorgânico. 3) Com base no texto abaixo, explique como iniciou-se o processo de evolução industrial dos Sabões e Detergentes. “Durante 2000 anos, os processos básicos de fabricação de sabão permaneceram praticamente imutáveis” 4) Cite e exemplifique os principais avanços ou modificações no processo de industrialização do sabão.

5) Sharples e os Irmãos Lever proporcionaram uma grande avanço no sistema de produção do sabão. Cite qual foi esta contribuição e exemplifique o processo mencionado. 6) Atualmente, o sabão é obtido de gorduras (de boi, de porco, de carneiro, etc) ou de óleos (de algodão, de vários tipo de palmeiras, etc.). Qual a principal reação que da origem a formação do sabão. Exemplifique desenvolvendo a equação genericamente que representa a hidrólise alcalina de um óleo ou de uma gordura. 7) Com base no processo de fabricação do sabão, cite o principal subproduto oriundo da fabricação, bem como suas principais características.

8) O que são e quais as finalidades dos aditivos adicionados a produção do sabão? 09) Com base no texto abaixo, cite as principais características do sistema inicial da produção dos detergentes. “Estes compostos começaram a ser produzidos comercialmente a partir da Segunda Guerra Mundial (1939 - 1945)” 10) Dentro do processo de fabricação do detergente, quais são os principais processos para obtenção dos mesmos? Exemplifique. 11) A base para a fabricação dos detergentes era o propeno, um gás incolor obtido, principalmente, do “cracking” da nafta (produto da destilação do petróleo). Exemplifique o fator determinante para extinção deste processo.

12) Quando dizemos que o sabão e o detergente são agentes tensoativos estamos nos referindo a que particularidade individual de cada um. 13) Cite a principal diferença entre a produção do sabão e a produção do detergente, exemplificando os principais características para que se inicializa- se a produção de detergente em escala superior ao sabâo. 14) Com base no assunto trabalhado em sala de aula, monte um sintese dos processos industriais orgânicos tendo como base os processos de industrialização do sabão e do detergente. Bom Trabalho..!