Produção sustentável de ésteres de óleo fúsel a partir de matérias-primas renováveis e sua aplicação como biossurfactante e como bioplastificante em filmes de poli (cloreto de vinila)

Abstract

Este trabalho teve como objetivo sintetizar ésteres de óleo fúsel por meio de uma rota sustentável, utilizando lipases imobilizadas na reação entre ácidos graxos e óleo fúsel. Além disso, buscou-se avaliar a aplicação desses ésteres como bioplastificantes e biossurfactantes. Inicialmente, procedeu-se à imobilização da lipase em suporte orgânico de poli(estireno-divinilbenzeno). Em seguida, aplicou-se um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) para otimização das condições reacionais, considerando temperatura, razão molar Ácido graxo: Óleo fúsel (AG:OF) e concentração de biocatalisador imobilizado. Também foram realizados ensaios para avaliar a influência do tempo para a reação com ácido decanoico, reusos do biocatalisador imobilizado, caracterização estrutural dos ésteres por espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN), análise de estabilidade térmica dos ésteres por termogravimetria e a verificação do desempenho catalítico das lipases imobilizadas para outros ácidos carboxílicos: ácido octanoico, dodecanoico e ácidos graxos do óleo de palmiste. Além disso, avaliou-se as propriedades emulsificantes dos ésteres, e por fim, aplicou-se os ésteres em filmes de PVC para realizar testes de envelhecimento, migração e volatilidade. A imobilização resultou em carga proteica de 28,9 ± 2,4 mg·g⁻¹, indicando boa afinidade da enzima com o suporte, via ativação interfacial. As condições ótimas determinadas foram: temperatura: 35,5 °C; razão molar ácido:álcool: 1:3; e concentração de biocatalisador:25 %m.m-1. As conversões do ácido decanóico, no teste de influência do tempo, superaram 80 % e o biocatalisador imobilizado se manteve estável até seis ciclos de reuso. A síntese do éster foi confirmada por RMN de ¹³C (sinal em 173 ppm) e de ¹H (sinais em 2,3 e 4,1 ppm). O produto apresentou estabilidade térmica de até 120 °C e o biocatalisador imobilizado apresentou uma ampla seletividade para as outras matérias-primas oleaginosas. Nos filmes de PVC, o éster apresentou desempenho inferior como bioplastificante comparado ao plastificante comercial ftalato de dioctila (FDO) nos ensaios de envelhecimento, volatilidade e migração, sugerindo sua aplicação como plastificante secundário. Nos testes de emulsificação, o éster atingiu 82% de eficiência na mistura de leite e óleo de canola, superando surfactantes comerciais e demonstrando potencial como surfactante lipofílico e como agente emulsificante em formulações cosméticas e alimentícias.