BR112018012027B1 - Processo de extração de látex, resina e borracha de plantas de guaiule e borracha de guaiule - Google Patents

Abstract

PROCESSO DE EXTRAÇÃO DE LÁTEX, RESINA E BORRACHA DE PLANTAS DE GUAIULE. A presente invenção se refere ao setor industrial e de extração e processamento de borracha natural e outros componentes de material vegetal. Em particular, a invenção se refere a um processo para extrair látex, resina e borracha de guaiule e/ou plantas do tipo guaiule, que compreende colheita, preservação, tratamento mecânico e químico das partes da planta, o que é aplicável tanto em laboratório como em escala industrial e é caracterizado por rendimentos significativamente altos e alta qualidade dos produtos extraídos.

Description

[001] A presente invenção se refere ao setor industrial de extração e processamento de borracha natural e outros componentes de material vegetal.

[002] Em particular, a invenção se refere a um processo para extração de látex, resina e borracha de plantas de guaiule, que inclui colheita, preservação, tratamento mecânico e químico das partes da planta, sendo aplicável tanto em laboratório como em escala industrial e caracterizado por rendimentos significativamente altos e alta qualidade dos produtos extraídos. Guaiule (Parthenium argentatum) é um arbusto perene nativo das regiões semidesérticas do sudoeste dos USA (em particular do Texas) e do norte do México. Esta planta acumula borracha natural, preponderantemente composta do elastômero cis-1,4- poliisopreno, na forma de látex (uma suspensão ou dispersão leitosa em água), sobretudo na casca dos galhos e caule. O teor de borracha natural pode depender de vários fatores relacionados ao meio ambiente, cultivo e preservação, e está entre 5 e 20% do peso total da planta seca.

[003] A extração de borracha natural da planta guaiule, bem como outras plantas pertencentes aos gêneros Asteraceae, Euphorbiaceae, Campanulaceae, Labiatae e Moraceae, como, por exemplo, Euphorbia lathyris, Parthenium incanum, Chrysothamnus nauseus, Pedilanthus macrocarpus, Cryptostegia grandiflora, Asclepias syriaca, Asclepias speciosa, Asclepias subulata, Solidago altissima, Solidago graminifolia, Solidago rigida, Sonchus arvensis, Silphium spp., Cacalia atriplicifolia, Taraxacum kok-saghyz, Pycnanthemum incanum, Teucrium canadense ou Campanula americana (por uma questão de brevidade designada "tipo guaiule"), é uma alternativa importante à extração da borracha natural da Hevea brasiliensis, em especial à luz da maior resistência dessas espécies a patógenos que atacam a Hevea, menor custo de importação da matéria-prima de origem vegetal e menor teor de borracha extraída destas plantas, em comparação com a borracha derivada da Hevea, de numerosos contaminantes proteicos responsável por alergias ao látex do tipo I (ou mediadas por IgE).

[004] Por estas razões, nos últimos anos vários estudos têm sido realizados no desenvolvimento de métodos e técnicas para extrair a borracha natural de plantas não Hevea tais como, por exemplo, plantas tipo guaiule ou guaiule.

[005] É importante notar que, enquanto a borracha natural da Hevea brasiliensis pode ser obtida simplesmente pela coleta do látex presente nos dutos laticíferos ao longo da casca, fazendo cortes através do córtex até os dutos, a borracha natural se acumula dentro das células da planta (caule, folhas e raízes) e pode ser obtido esmagando o material vegetal e recolhendo os componentes celulares usando métodos físicos e/ou químicos.

[006] Os processos da técnica anterior envolvem a extração de borracha das plantas do guaiule moendo as plantas e extraindo a própria borracha com água ou com solventes orgânicos. O Pedido internacional WO 2014/047176, por exemplo, descreve um método para extrair borracha de guaiule que envolve um tratamento "pós-colheita" (ou "pré-extração") incluindo secagem parcial do material vegetal. O documento WO 2014/047176 demonstra, de fato, que quando a borracha de guaiule é extraída de material vegetal com teores de umidade residual abaixo de valores específicos, é caracterizada por um peso molecular significativamente inferior e é consequentemente de qualidade inferior. Além disso, a eficiência da extração também cai à medida que o teor de umidade residual diminui. A extração descrita no Pedido acima descrito é realizada com misturas de solventes orgânicos apolares e polares (por exemplo, pentano/acetona). De fato, do ponto de vista de recuperação apenas da borracha, a maioria dos processos descritos na técnica anterior proporciona a extração de todos os componentes principais que podem ser obtidos a partir da planta de guaiule em um única etapa.

[007] No entanto, para o cumprimento de padrões de qualidade (por exemplo, os padrões estabelecidos pela ASTM International), a borracha natural deve ser substancialmente pura, ou seja, deve ter outros compostos extraíveis do material vegetal e outros contaminantes removidos: por essa razão foram desenvolvidos métodos que incluem etapas para remover os compostos acima referidos que são extraíveis da planta guaiule, em particular a resina.

[008] O Pedido de Patente Internacional WO 2013/134430 descreve um processo para extrair a borracha natural de plantas não Hevea que envolve a colheita das plantas do guaiule, removendo a maior parte da folhagem e secando parcialmente o material vegetal. Após o esmagamento e trituração, o material vegetal é suspenso na presença de um solvente orgânico polar (por exemplo, acetona) e um solvente orgânico apolar (por exemplo, hexano). Uma vez separado o bagaço, obtém-se uma suspensão ou micela contendo borracha e resina. Adiciona- se mais solvente orgânico polar a esta micela, de modo a provocar a coagulação da borracha em partículas separadas por sedimentação. O documento WO 2013/134430 não descreve a recuperação da resina residual da micela da qual a borracha de elevado peso molecular foi isolada, uma vez que o seu foco principal consiste em remover os contaminantes da suspensão contendo a borracha.

[009] A Patente US 4.681.929 descreve um processo para preparar borracha de guaiule, realizado em um única etapa, em que o material vegetal é submetido à extração com solventes orgânicos polares (por exemplo, metanol) e solventes orgânicos apolares (por exemplo, hexano), dando origem a uma micela contendo borracha e resina. Em um aspecto preferido da invenção, o processo envolve uma primeira extração da resina com solvente orgânico polar e uma segunda extração da borracha utilizando solvente orgânico apolar. Uma característica do processo descrito no documento US 4.681.929 é o uso da própria micela como agente de extração, adicionado ao solvente fresco em uma porcentagem de até 90%, consequentemente reduzindo a quantidade de solvente necessária para a extração.

[010] Além disso, a solução contendo resina e/ou borracha é separada do bagaço por espremedura, em vez de sedimentação ou drenagem por gravidade: dessa forma, os volumes de bagaço a serem enxaguados são particularmente pequenos, permitindo uma redução ainda maior do uso de solvente orgânico. . Neste caso também, no entanto, a resina é considerada um contaminante de borracha que deve ser removido e eliminado.

[011] Por algum tempo, entretanto, a resina de guaiule, produzida pela usina em quantidade comparável, se não superior à da borracha, encontrou usos em várias aplicações, como por exemplo, a fabricação de adesivos e a produção de painéis de madeira resistentes ao ataque de pragas. Por esta razão, alguns processos descritos na técnica anterior também dão importância ao isolamento deste componente.

[012] Por exemplo, a Patente US 4.435.337 descreve um processo para extrair borracha, resina, compostos solúveis em água e bagaço com base no processo "histórico" de extração de borracha de guaiule, conhecido como "processo Saltillo" (descrito no volume "Guayule: An Alternative Source of Natural Rubber", 1977, National Academy of Sciences). O processo descrito no US 4.435.337 compreende uma etapa preliminar da secagem parcial do material vegetal, seguida por extração da resina com acetona anidra e um estágio de recuperação da borracha, dos compostos solúveis em água e do bagaço por flotação do material emborrachado, o último estágio sendo realizado de forma semelhante ao antigo processo de Saltillo. Pode ser observado do documento US 4.435.337 que a eficiência da extração de resina é tanto maior quanto menor o teor de água do solvente de extração; sendo ainda observado que, inesperadamente, é mais vantajoso com o objetivo de extrair a resina do material vegetal, utilizar a resina concentrada contendo micela, em vez de usar solvente fresco.

[013] O Pedido de Patente US2014/0288255 descreve um processo para separar borracha, resina e bagaço, compreendendo uma primeira etapa de homogeneização do material vegetal na presença de um meio capaz de solubilizar a resina, que é subsequentemente separada do bagaço; uma segunda fase de posterior homogeneização do bagaço na presença de um solvente capaz de solubilizar a borracha, que é subsequentemente separada do bagaço; uma etapa final de secagem da borracha e do bagaço que pode incluir, por exemplo, a evaporação do solvente em evaporadores de filme limpo e a extrusão da borracha. O documento US2014/0288255 descreve, além disso, um processo em que o material vegetal é homogeneizado na presença de um "solvente de trituração" capaz de solubilizar a borracha e a resina, que são separadas umas das outras em uma etapa de purificação subsequente utilizando um solvente de fracionamento.

[014] Deve-se notar que o documento US2014/0288255, ao mesmo tempo em que enfatiza a importância do momento correto da colheita da planta, por cobertura ou desbaste, não fornece nenhum ensinamento sobre a utilidade do tempero opcional das plantas uma vez colhidas. O processo descrito na Patente Europeia EP 0 164 137 também não envolve uma etapa de sazonalidade do material vegetal; pelo contrário, o documento EP 0 164 137 enfatiza a importância de processar as plantas de guaiule imediatamente após a colheita. De acordo com o processo da EP 0 164 137, a planta completa do guaiule é submetida à extração por percolação contra gravidade com solventes orgânicos (por exemplo hexano, ou a micela obtida pela extração acima referida) capaz de solubilizar tanto a resina como a borracha. Em uma segunda fase, um não solvente para a borracha (por exemplo, acetona) é adicionado à micela obtida a partir da extração, provocando assim a precipitação da borracha. A borracha desresinada é então recuperada em forma relativamente pura por lavagem e reprecipitação seguida por filtração e/ou centrifugação.

[015] Como já foi descrito, a borracha de guaiule está localizada nas células parenquimais desta planta na forma de látex, que é um precursor da borracha natural em forma de suspensão. Processos que envolvem a separação de látex de guaiule foram descritos na técnica anterior.

[016] Por exemplo, a Patente US 7.923.039 descreve um processo que compreende colheita das plantas guaiule no momento do acúmulo máximo de látex em forma de suspensão, por cobertura e/ou polimento, e corte da referida biomassa, que é mantida em solução aquosa a um pH básico na presença de aditivos, nas usinas. Depois do bagaço ter sido separado por filtração, a suspensão aquosa resultante contendo látex é submetida a vários etapas de separação/concentração com a finalidade de remover a água e quaisquer contaminantes. O documento US 7.923.039 não fornece nenhum ensinamento relativo à extração de resina e da borracha residual do bagaço obtido no processo descrito no presente documento. O requerente identificou vários inconvenientes nos processos da técnica anterior: 1. processos que envolvem extração de borracha e resina em uma única etapa não permitem a recuperação quantitativa da resina que, como descrito acima, tem um valor comercial intrínseco; 2. processos que envolvem a extração de borracha e resina acima mencionada em um única etapa e subsequente separação da resina, tornam possível a obtenção de borracha, mas requerem mais etapas de purificação, a fim de satisfazer os padrões de qualidade exigidos pelo mercado; 3. o bagaço obtido após a extração em uma única etapa, seja por processos que envolvam o uso de solventes ou por processos que utilizem soluções aquosas básicas, ainda pode conter quantidades substanciais de borracha e resina, podendo ser considerado impróprio para utilização que não como combustível (por exemplo, na agricultura ou na alimentação animal). 4. nenhum dos processos que envolvem a extração com solvente de borracha e resina envolve a extração do polímero na forma de látex, o que é essencial para a produção de artigos fabricados não alergênicos por revestimento com película (por exemplo luvas de látex).

[017] O requerente propôs, deste modo, resolver o problema de encontrar um novo processo para preparar todos os componentes das plantas de guaiule, isto é, látex, borracha, resina e bagaço, de modo a obter todos os ditos componentes com rendimentos de produto e características de qualidade, que são melhorados em relação aos processos da técnica anterior.

[018] Um objetivo da presente invenção é, por conseguinte, o de proporcionar um processo para extrair o látex, resina e borracha de plantas de guaiule que é caracterizado por medidas direcionadas a obtenção de rendimento máximo de extração e que substancialmente não possuem as desvantagens da técnica anterior acima mencionada.

[019] Para os fins da presente descrição e das reivindicações anexas, salvo indicação em contrário, as definições de intervalos numéricos incluem sempre os extremos.

[020] De acordo com a presente descrição e reivindicações anexas, salvo indicação em contrário, as percentagens são em peso.

[021] Na descrição das modalidades da presente invenção, a utilização dos termos "compreendendo" e "contendo" indica que as opções descritas, por exemplo, relacionadas com os etapas de um método ou um processo ou os componentes de um produto ou dispositivo, não sendo necessariamente exaustivas. É, no entanto, importante notar que o presente pedido também fornece aquelas modalidades nas quais, em relação às opções descritas, por exemplo, em relação às etapas de um método ou processo ou os componentes de um produto ou dispositivo, o termo "compreendendo" deve ser interpretado como "que consiste essencialmente em" ou "que consiste em", mesmo se não explicitamente declarado.

[022] Na presente descrição e nas reivindicações anexas, planta de guaiule significa genericamente tanto a espécie Parthenium argentatum como as plantas tipo guaiule das espécies listadas acima.

[023] Para os fins da presente invenção, o termo "material vegetal" significa qualquer forma (por exemplo, a planta inteira, partes da planta incluindo raízes, galhos e/ou caule, folhas, qualquer casca, fragmentos de planta obtidos por corte, trituração, etc., lascas e esferas obtidos por compactação dos fragmentos da planta) em que a planta guaiule é utilizada com a finalidade de extração, por métodos químicos e/ou físicos, da borracha, resina e outros componentes presentes na referida planta.

[024] O termo "bagaço" é entendido como a porção residual do material vegetal derivada do processo de extração. O bagaço pode também incluir pequenas quantidades de material não vegetal (por exemplo, argila, areia, etc.) tipicamente associadas com as raízes das plantas e derivadas do solo em que foram cultivadas.

[025] Para os fins da presente invenção, o termo "micela" significa uma solução, suspensão ou emulsão composta de látex, borracha e/ou resina, água e/ou solventes orgânicos em que o processo de extração é realizado e que é obtido após a separação do bagaço.

[026] Para os fins da presente invenção, "matéria volátil" se refere a compostos diferentes da borracha que podem estar presentes em uma amostra de borracha no estado sólido, mas que passam para a fase de vapor e podem ser separados da referida amostra a temperaturas superiores ou iguais a 100°C.

[027] A matéria volátil presente em uma amostra de borracha no estado sólido pode ser determinada, por exemplo, pelo teste padrão ASTM D1278-91 (1977) que é conhecido de um versado na técnica.

[028] Compostos orgânicos voláteis ou "VOC" (por exemplo, o solvente orgânico apolar presente em uma amostra de borracha no estado sólido) e a concentração residual do mesmo são ainda determinados por cromatografia gasosa com um detector de ionização por chama usando uma solução padrão do VOCs declarados de concentração conhecida.

[029] Outras características e vantagens da presente invenção serão evidentes a partir da seguinte descrição detalhada e com referência às figuras anexas que se destinam a ilustrar as características gerais do método, a estrutura e/ou os materiais utilizados em algumas modalidades da invenção e para complementar a seguinte descrição escrita.

[030] Em particular, a figura 1 é um diagrama de blocos completo de uma modalidade do processo da presente invenção, partindo de plantas inteiras de guaiule.

[031] A Figura 2 é um diagrama de blocos que representa parte do processo de acordo com uma modalidade alternativa da presente invenção, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de desfolhação ("b") e a etapa de conservação ("c") estão na ordem inversa. Para garantir maior clareza, a numeração das etapas não foi alterada. Na figura, as etapas "b" e "c" são indicadas por caixas em negrito.

[032] A figura 3 é um diagrama de blocos que representa parte do processo de acordo com uma modalidade alternativa da presente invenção, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de imersão ("d") e a etapa de trituração ("e") estão na ordem inversa. Para garantir maior clareza, a numeração das etapas não foi alterada. Na figura, as etapas "d" e "e" são indicadas por caixas em negrito. A Figura 4 é um diagrama de blocos que representa parte do processo de acordo com uma modalidade alternativa da presente invenção em que a extração com solvente orgânico polar ("h") é precedida por uma outra etapa de trituração de bagaço. Para garantir maior clareza, a numeração das etapas não foi alterada. Na referida figura, a etapa adicional é representada por uma caixa em negrito.

[033] A Figura 5 mostra a distribuição dos pesos moleculares (MW) da borracha natural obtida com o processo de acordo com a invenção, determinada por análise cromatográfica de permeação em gel (GPC), convenientemente realizada de acordo com o método padrão ISO 11344: 2004, IDT ("Rubber, raw, synthetic - Determination of the molecular-mass distribution of solution polymers by gel permeation chromatography") usando poliestireno como padrão. O referido método é conhecido de um versado na técnica. A curva delgada se refere à borracha extraída com solvente orgânico apolar; a curva grossa se refere à borracha de látex extraída com uma solução aquosa básica. É importante observar que as figuras acima referidas pretendem ilustrar as características gerais do método, a estrutura e/ou materiais utilizados em algumas modalidades da invenção e para complementar a seguinte descrição escrita.

[034] Estes números não estão, no entanto, em escala e podem não refletir com precisão as características estruturais precisas ou o desempenho de uma dada modalidade e, como tal, não devem ser interpretados como definindo ou limitando uma gama de valores ou uma propriedade da referida modalidade. A utilização de números de referência semelhantes ou idênticos nas figuras destina-se a indicar a presença de um ou mais elementos ou funções semelhantes ou idênticas.

[035] A presente invenção se refere a um processo para extração de látex, resina e borracha a partir de plantas de guaiule, compreendendo: a. colheita das plantas guaiule; b. desfolhamento das referidas plantas; c. preservação das plantas desfolhadas em um ambiente e, temperatura e umidade relativa controladas, durante um período compreendido entre 7 e 21 dias, de modo que a umidade residual presente na planta seja mantida no intervalo de 30 a 45%; d. imersão das referidas plantas desfolhadas em uma solução aquosa básica compreendendo um sistema estabilizante; e. trituração das referidas plantas desfolhadas imersas na referida solução aquosa básica para obter uma suspensão aquosa de material vegetal compreendendo fragmentos de plantas; f. passagem da suspensão aquosa obtida na etapa "e" por filtração/prensagem para separar uma primeira micela que compreende o referido látex de um primeiro bagaço; g. recuperação do látex concentrado da referida primeira micela; h. dispersão do dito primeiro bagaço em um sistema de solvente polar, compreendendo pelo menos um solvente orgânico polar e um sistema estabilizante, para obter uma suspensão; i. passagem da suspensão obtida na etapa "h" por filtração/prensagem para separar uma segunda micela compreendendo a referida resina a partir de um segundo bagaço; j. remoção do pelo menos um solvente orgânico polar da referida segunda micela para obter a resina concentrada; k. remoção do pelo menos um solvente orgânico polar do segundo bagaço obtido na etapa "i"; l. dispersão do referido segundo bagaço dessolventizado obtido na etapa "k" em um sistema solvente apolar, compreendendo pelo menos um solvente orgânico apolar e um sistema estabilizante, para obter uma suspensão; m. passagem da referida suspensão obtida na etapa "I" por filtração/prensagem para separar uma terceira micela compreendendo a referida borracha a partir de um terceiro bagaço; n. remoção de pelo menos um solvente orgânico apolar da referida terceira micela para obter a borracha no estado sólido; o. remoção de pelo menos um solvente orgânico apolar do terceiro bagaço obtido na etapa "m".

[036] As etapas do processo acima referido podem preferivelmente ser realizadas em sequência de "a" a "o". Como descrito em mais detalhes abaixo, em algumas modalidades da invenção, algumas das etapas acima mencionadas podem ser realizadas simultaneamente ou em uma ordem inversa à da lista mencionada acima, sem modificar o princípio geral da invenção.

[037] Sabe-se que o acúmulo de borracha nas várias partes das plantas de guaiule depende de vários fatores, como a idade da planta, a intensidade da luz ambiente, a disponibilidade de água, a temperatura ou a estação. Por exemplo, nos locais de onde a planta do guaiule se origina, ela acumula borracha nos meses de inverno, enquanto durante o verão ela favorece a produção de resina (S. Macrae, MG Gilliland, J. Van Staden em "Rubber production in guayule determination of rubber producing potential" (1986) Plant Physiol., vol. 81, pp. 1027-1032).

[038] De acordo com a invenção, as plantas de guaiule são preferencialmente colhidas no reinício do período vegetativo das referidas plantas. Este período normalmente cobre a primavera e o início do verão. Em uma modalidade preferida da presente invenção, todas as plantas do guaiule são colhidas no campo fazendo um corte no colo do caule (se a rebrota for destinada a ramificações), ou são arrancadas (se a planta não é arbustiva ou a rebrota é não desejada) (figura 1, caixa 10).

[039] Na fase de colheita, as plantas podem ser colhidas manualmente ou por colheita de maquinaria, preferencialmente em um tamanho maior ou igual a 8 cm e menor ou igual a 20 cm para facilitar as operações de armazenamento e conservação subsequentes.

[040] Em um aspecto preferido da invenção, o tamanho pode estar entre 8 e 15 cm e ainda mais preferencialmente entre 10 e 12 cm.

[041] Para os fins da presente invenção, nas etapas subsequentes à colheita, e quando não especificado de outro modo, "planta" é entendida como significando a planta inteira e os fragmentos de planta do tamanho colhido.

[042] Uma vez colhidas, as plantas podem ser parcial ou completamente desfolhadas (20).

[043] A desfolha pode ser executada manual ou mecanicamente usando desfibradores de lâmina, rolo ou pneumáticos. Neste último caso, as folhas são separadas das hastes por vibrações e correntes de ar que exploram a menor densidade das folhas em comparação com os ramos.

[044] De preferência, pelo menos 50% das folhas são removidas das plantas durante a etapa "b" do processo acima indicado e mais preferivelmente pelo menos 90% das folhas são removidas das plantas.

[045] As plantas desfolhadas podem então ser submetidas a um tratamento de preservação.

[046] O requerente descobriu inesperadamente que, ao submeter as plantas de guaiule, uma vez colhidas e desfolhadas, a um tratamento de preservação apropriado e secagem parcial, em um ambiente sob temperatura e umidade relativa controladas (30), é possível extrair altos rendimentos de ambos látex e borracha em que o elastômero é caracterizado por uma massa molecular média ponderada elevada.

[047] Sem querer estar vinculado a qualquer teoria em particular, o metabolismo da planta pode continuar por um curto período mesmo após o corte e, sob condições particulares de temperatura e umidade, observa-se que a massa molecular média ponderada do elastômero presente na planta continua aumentando, aumentando até três vezes em relação ao valor inicial. Além disso, a borracha extraída após a etapa de conservação de acordo com a invenção apresenta um índice de polidispersidade reduzido e uma distribuição das massas moleculares médias ponderadas do referido elastômero dentro de um intervalo muito estreito, uma característica que contribui para definir a qualidade global do polímero natural.

[048] Como é sabido, o índice de polidispersão, ou simplesmente "dispersidade", é representado pela razão entre a massa molecular média ponderada e a massa molecular média numérica (UPAC Recommendation "Dispersity in polymer science" (2009), Pure Appl. Chem. vol. 81, pp. 351-353).

[049] Para os propósitos da presente invenção, um ambiente sob temperatura e umidade relativa controladas é considerado como um local no qual a temperatura e a umidade relativa do ar são monitoradas e modificadas com base em requisitos específicos.

[050] A umidade relativa (RH) é representada pela relação percentual entre a quantidade de vapor presente em um volume de ar e a quantidade máxima que o referido volume de ar pode conter (isto é, à saturação) sob as mesmas condições de temperatura e pressão.

[051] A umidade residual, por outro lado, é entendida como a porcentagem de teor de água presente em uma amostra de material. Isto é calculado subtraindo de 100 o teor de substância seca determinado pela pesagem da amostra após secagem a pressão constante e a uma temperatura de 90°C durante pelo menos 24 horas.

[052] Em um aspecto preferido da invenção, a etapa "c" do processo acima referido pode ser realizada em um ambiente em que a temperatura é mantida constantemente entre 15 e 40°C.

[053] Em outro aspecto preferido, a referida etapa "c" pode ser realizada em um ambiente em que a temperatura é mantida entre 20 e 30°C.

[054] Em um aspecto preferido da invenção, a etapa "c" do processo de acordo com a invenção pode ser realizada em um ambiente em que a umidade relativa é mantida constantemente entre 80% e 95%.

[055] Em outro aspecto preferido, a referida etapa "c" pode ser realizada em um ambiente em que a umidade relativa é mantida entre 80% e 90%.

[056] Em um aspecto preferido da invenção, a etapa "c" do processo acima referido pode ser realizada durante um período entre 10 e 15 dias. Está dentro das capacidades de um versado na técnica competente determinar, com base no teor de umidade nas plantas que acabaram de ser cortadas e nas condições de umidade relativa e temperatura do ambiente em que as plantas são preservadas, a duração da etapa "c" dentro do âmbito da gama preferida, de tal modo que a umidade residual das referidas plantas permanece sempre dentro do intervalo de 30%-45%.

[057] Em um aspecto preferido, a umidade residual das plantas cortadas pode estar entre 35% e 40% após a conclusão da etapa "c" do processo acima referido.

[058] Em uma modalidade da invenção, mostrada na figura 2, a etapa de conservação "c" pode preceder a etapa de desfolhação "b". Neste caso, as plantas de guaiule não desfolhadas podem ser preservadas. Em uma modalidade da invenção, na etapa "d", as plantas desfolhadas podem ser imersas em uma solução aquosa básica compreendendo um sistema estabilizador (40). A proporção do volume da solução aquosa básica utilizada para o peso do material vegetal pode preferivelmente estar entre 1 e 10, e mais preferivelmente entre 2 e 5.

[059] O pH da solução aquosa utilizada na etapa "d" do referido processo deve ser suficientemente elevado para tornar a referida solução básica sem ser cáustico e pode preferencialmente ser superior ou igual a 7,5 e inferior ou igual a 12.

[060] Em um aspecto preferido, a solução aquosa básica pode compreender uma base selecionada a partir de KOH, NaOH, NH4OH ou NaHCO3, ou suas misturas, em uma concentração final entre 0,1% e 0,5% em peso.

[061] A solução aquosa básica compreende, de preferência, 0,15% em peso de KOH.

[062] O sistema estabilizador presente na solução aquosa básica pode compreender pelo menos um antioxidante. Os antioxidantes que podem ser usados de forma vantajosa são os derivados da hidroquinona, compostos derivados do fenol substituídos por grupos estericamente volumosos ou p-fenilenodiaminas com grupos amino estericamente impedidos ou suas misturas.

[063] Em um aspecto preferido, a solução aquosa básica pode compreender um antioxidante selecionado de misturas aquosas de 2,5-di [t-amil] hidroquinona (número CAS 79-74-3) e sal de sódio de ácido alquilnaftalenossulfônico polimerizado (números CAS 9084- 06-4/36290-04-7), misturas aquosas com produtos da reação de p-cresol, diciclopentadieno e isobutileno (número CAS 68610-51-5), com ou sem sal de sódio do ácido alquilnaftalenossulfônico polimerizado (Números CAS 908406-4/36290-04-7), 4-[[4,6- bis (octiltio) -1,3,5-triazin-2-il] -amino] - 2,6-di-t-butilfenol (número CAS 99 -84-4), N-1,3-dimetilbutil-N'-fenil-p-fenilenodiamina (número CAS 793-24-8), ou misturas de N-1,3-dimetilbutil-N'-fenil-p-fenilenodiamina (número CAS 793-24-8) e N-1,4-dimetilpentil-N'-fenil-p-fenilenodiamina (número CAS 3081-01-4), ou suas misturas. A solução aquosa básica compreende preferencialmente o antioxidante composto pelo produto da reação de p-cresol, diciclopentadieno e isobutileno.

[064] As plantas (ou partes da planta) imersas na solução aquosa básica acima mencionada compreendendo o sistema estabilizador são submetidas a trituração (50) na etapa seguinte "e". A trituração pode ser realizada com qualquer método e aparelho apropriado para este propósito. Por exemplo, podem ser utilizadas uma ou mais máquinas de fragmentação, tais como picadores, trituradores, granuladores, moinhos de lâmina, moinhos de martelos, moinhos de rolos lisos ou canelados, moinhos de pedra ou moinhos de bolas. A etapa de trituração "e" pode preferencialmente ser realizada utilizando um ou mais moinhos de martelos. Em um aspecto preferido, os fragmentos de material vegetal obtidos pela etapa de trituração "e" podem ter um tamanho médio entre 0,5 e 7,5 mm. Em outro aspecto preferido, os referidos fragmentos têm um tamanho médio entre 1 e 2 mm. Em uma modalidade alternativa da invenção representada na figura 3, a etapa de trituração "e" (50) pode ser realizada antes da etapa "d" de imersão na solução aquosa básica acima referida compreendendo o referido sistema estabilizador. Neste caso, as plantas podem ser imersas na referida solução aquosa básica diretamente no aparelho de trituração (50), ou em um recipiente separado a jusante da referida etapa. De acordo com a referida modalidade alternativa, o material vegetal obtido a partir da etapa de trituração a "seco e" pode ser mantido, na etapa subsequente "d", em contato com a solução aquosa básica, com ou sem agitação, durante um tempo entre 1 e 5 horas a uma temperatura entre 15 e 40. Em um aspecto preferido, a etapa "d" pode ser realizada durante um tempo entre meia e 2 horas e meia. A temperatura em um aspecto preferido pode estar entre 20 e 35.

[065] Tanto no caso em que a trituração prossegue antes da adição da solução aquosa básica e no caso em que a trituração prossegue nas plantas já imersas na referida solução aquosa básica, a suspensão do material vegetal obtida após a trituração é submetida na etapa "f" à filtração" e prensagem (60) para separar uma suspensão compreendendo o látex guaiule ("primeira micela") e uma porção sólida definida como primeiro bagaço.

[066] A etapa de filtração/prensagem "f" do processo de acordo com a invenção pode ser realizada com filtros de prensa, filtros de vácuo, prensas de rosca, prensas rotativas, prensas helicoidais, prensas de membrana ou com qualquer outro sistema mecânico capaz de separar uma fase líquida de uma fase sólida.

[067] A primeira micela obtida após a conclusão da etapa "f" pode subsequentemente ser submetida a tratamento adicional para recuperar o látex concentrado (etapa "g", 70). O tratamento acima mencionado pode ter várias finalidades: além de separar partículas sólidas finas de material vegetal que escaparam da filtração/prensagem, o referido tratamento pode ter o propósito de eliminar o excesso de água e remover outras impurezas presentes na micela. Partículas sólidas finas de material vegetal podem ser separadas da primeira micela usando decantadores centrífugos para separação sólido-líquido, decantadores centrífugos trifásicos (que também permitem a pré-concentração do látex presente na micela), ou qualquer outro sistema mecânico capaz de promover a sedimentação. e separação de partículas sólidas finas em uma fase líquida.

[068] O excesso de água pode ser eliminado usando uma centrífuga de disco contínua opcionalmente adaptada que, explorando a diferença de densidade entre o látex e a solução aquosa, torna possível remover parte da solução aquosa básica do látex. Alternativamente, um látex concentrado pode ser obtido usando outros sistemas mecânicos para separar duas fases líquidas de diferentes densidades, tais como, por exemplo, decantadores, separadores florentinos, etc. Finalmente, outras impurezas (por exemplo, alergenos em potencial) podem ser removidas na etapa "g" submetendo o látex a vários ciclos de diluição e reconcentração, utilizando os mesmos dispositivos descritos acima para remover o excesso de água. O látex pode ser diluído usando uma solução aquosa de uma base selecionada de KOH, NaOH, NH4OH ou NaHCO3, em uma concentração entre 0,01% e 0,5% em peso, compreendendo pelo menos um agente tensoativo do tipo sulfônico em uma concentração entre 0,1 % e 0,5% em peso. A solução aquosa acima mencionada pode compreender um antioxidante como descrito anteriormente.

[069] De um modo preferido, o látex pode ser diluído utilizando uma solução aquosa compreendendo 0,05% em peso de KOH e o tensoativo dissulfonato de óxido de hexadecil-difenila de sódio.

[070] O látex obtido pelo processo da presente invenção pode ser utilizado para produzir artigos fabricados antialérgicos por revestimento de película (por exemplo luvas de látex) ou componentes para aplicações biomédicas especiais (por exemplo, cateteres, próteses especiais, como descrito, por exemplo, nos documentos US 8.431.667 e WO 2009/078883), que são caracterizados por um baixo risco de desencadear reações alérgicas nos usuários.

[071] Para os fins acima descritos, o látex da planta de guaiule pode ser submetido a um processo de coagulação, por exemplo, pela adição de ácidos orgânicos e/ou inorgânicos e/ou agentes floculantes, tornando possível obter borracha caracterizada por um peso molecular médio ponderado entre 1-106 e 1-106 g/mol.

[072] O primeiro bagaço separado pela etapa de filtração/prensagem é submetido a uma primeira extração na etapa "h", por ser disperso em um sistema de solvente polar (80) compreendendo pelo menos um solvente orgânico polar e um sistema estabilizador. Nesta etapa, a resina é extraída pelo sistema de solventes polares.

[073] Em uma modalidade alternativa da invenção, a etapa de extração "h" pode ser precedida por uma etapa de trituração adicional do primeiro bagaço. A referida modalidade está representada na figura 3 (65). O objetivo desta operação adicional é esmagar e desfibrar ainda mais as partículas do primeiro bagaço com o objetivo de facilitar a extração subsequente com o sistema de solvente polar.

[074] A etapa de trituração adicional acima indicada (65) pode ser realizada como já descrito acima com referência a etapa "e". Máquinas de fragmentação tais como picadores, trituradores, granuladores, moinhos de lâmina, moinhos de martelos, moinhos de rolos lisos ou corrugados, moinhos de pedras ou moinhos de bolas podem ser usados para este propósito.

[075] A referida etapa de trituração adicional é de preferência realizada com moinhos de rolos corrugados e/ou com moinhos de rolos lisos.

[076] Tanto no caso em que o primeiro bagaço é submetido diretamente à extração com o dito sistema de solvente polar, e no qual ele é submetido a uma etapa adicional de trituração e subsequentemente à etapa de extração com um sistema de solvente polar, o volume a ser usado do dito sistema de solventes polares é calculado com base no peso do referido primeiro bagaço. Em um aspecto preferido, a razão entre o volume do sistema de solvente polar e o peso do primeiro bagaço pode estar entre 1 e 7 e, mais preferivelmente, pode estar entre 2 e 5.

[077] O sistema de solvente polar utilizado na etapa de extração "h" pode preferivelmente compreender pelo menos um solvente orgânico polar, selecionado de um álcool possuindo de 1 a 8 átomos de carbono (por exemplo, etanol ou isopropanol), éteres ou ésteres com 2 a 8 átomos de carbono (por exemplo acetato de etila), éteres cíclicos com 4 a 8 átomos de carbono, cetonas com 3 a 8 átomos de carbono (por exemplo, acetona ou cetona etílica e metílica), ou suas misturas.

[078] Em um aspecto preferido, o solvente orgânico polar pode ser selecionado de etanol e acetona.

[079] Em um aspecto preferido, o referido solvente orgânico polar é etanol.

[080] O sistema estabilizante presente no sistema de solventes polares pode compreender pelo menos um antioxidante. Os antioxidantes que podem ser usados de forma vantajosa são os derivados da hidroquinona, compostos derivados do fenol substituídos por grupos estericamente volumosos ou p-fenilenodiaminas com grupos amino estericamente impedidos ou suas misturas. Em um aspecto preferido, o sistema de solventes polares pode compreender um antioxidante selecionado de misturas aquosas compreendendo 2,5-di [t-amil] hidroquinona (número CAS 79-743) e sal de sódio de ácido alquilnaftalenossulfônico polimerizado (números CAS 9084-06-4/36290-04-7), misturas aquosas com produtos de reação de p-cresol, diciclopentadieno e isobutileno (número CAS 68610-51-5) e sal de sódio do ácido alquilnaftalenossulfônico polimerizado (números CAS 9084-06-4/36290-04-7), 4[[4,6- bis (octiltio) -1,3,5-triazin-2-il] -amino] - 2,6-di-t-butilfenol (número CAS 991-84 4), N-1, 3-dimetilbutil-N'-fenil-p-fenilenodiamina (número CAS 793-24-8), ou misturas de N-1,3-dimetilbutil-N'-fenil-p- fenilenodiamina (número CAS 793-24-8) e N-1,4- dimetilpentil-N'-fenil-p-fenilenodiamina (número CAS 3081-01-4), ou suas misturas. O sistema de solventes polares compreende preferencialmente o antioxidante 4[[4,6- bis (octiltio) -1,3,5-triazin-2-il] -amino] -2,6- di-t-butilfenol.

[081] Em um aspecto preferido, o sistema de solvente polar pode ser colocado em contato com o dito primeiro bagaço em uma ou mais etapas contracorrentes, com ou sem agitação, por um tempo entre 1 e 5 horas, a uma temperatura entre 25°C e ponto de ebulição do solvente orgânico polar utilizado.

[082] Em um aspecto preferido, a referida etapa "h" pode ser realizada durante um tempo entre 5 e 2 horas e meia.

[083] Em outro aspecto preferido, a referida etapa "h" pode ser realizada a uma temperatura entre 35 e 50°C.

[084] Em um aspecto preferido, o sistema de solvente polar e o primeiro bagaço podem entrar em contato um com o outro durante um tempo entre meia e duas horas e meia, a uma temperatura entre 35 e 50°C.

[085] No final da extração, a suspensão do referido primeiro bagaço no sistema de solventes polares é submetida a filtração/prensagem (passo "i", 90) com o objetivo de separar uma segunda micela enriquecida com resina e um segundo bagaço.

[086] A filtração/prensagem pode ser realizada como descrito acima em relação à etapa "f".

[087] Em um aspecto preferido, a filtração/pressão acima mencionada da etapa "i" pode ser realizada a uma temperatura entre 25°C e 50°C. A separação da segunda micela enriquecida com resina do segundo bagaço ainda contendo borracha pode ser promovida desta maneira. É importante observar que parte da borracha presente no material vegetal (particularmente na borracha de "baixo peso molecular", isto é, caracterizada por um peso molecular médio ponderado inferior a 2-104 g/mol) tende a ser solubilizada pelo mesmo sistema de solvente polar usado para extrair a resina. Em um aspecto preferido, a filtração/prensagem da etapa "i" do processo de acordo com a invenção pode ser realizada a uma temperatura entre 25 e 35°C. Em tais condições, a borracha de baixo peso molecular extraída da camada polar do solvente tende a precipitar e pode assim ser separada por filtração juntamente com o segundo bagaço. A micela resultante contém assim substancialmente apenas resina.

[088] Em um aspecto preferido, a dita filtração/prensagem da etapa "i" pode ser realizada a uma temperatura entre 35°C e 50°C. Em tais condições, a borracha de baixo peso molecular tende a permanecer em solução e assim a micela obtida após filtração/prensagem, possivelmente compreendendo a referida borracha de baixo peso molecular, pode ou não, dependendo da utilização, ser submetida a uma etapa de separação adicional da resina da borracha de baixo peso molecular acima indicada.

[089] A segunda micela enriquecida com resina é convenientemente tratada (etapa "j", 100) de modo a remover o solvente orgânico polar, que pode ser reciclado para a etapa de extração "h", e recuperar a resina extraída da planta em forma concentrada. O referido tratamento pode ser realizado por evaporação por calor indireto e/ou por esgotamento direto do vapor e/ou remoção de ar à pressão atmosférica ou sob vácuo.

[090] É importante ressaltar que, juntamente com a resina extraída da planta na etapa "h", a segunda micela pode conter uma certa quantidade de água que, na etapa "j", deve ser separada do solvente orgânico polar por destilação, antes da reciclagem do referido solvente para a etapa de extração "h".

[091] A resina de guaiule pode ser usada em vários campos de aplicação, como descrito, por exemplo, por F.S. Nakayama em "Guayule future development" (2005) Industrial Crops and Products, vol. 22, páginas 3-13.

[092] A resina é rica em metabólitos secundários, incluindo glicerídeos de ácidos graxos, ceras e componentes de isopreno pertencentes à família dos terpenos, que são de potencial interesse para a indústria de óleos essenciais e para a produção de feromônios de insetos que, em alguns casos, exibiram propriedades de interesse para o setor farmacológico e de cosméticos.

[093] A fração de resina pode, além disso, ser vantajosamente utilizada no tratamento de materiais de madeira utilizados na construção para aumentar a sua resistência a agentes atmosféricos e ataques parasitários, tais como, por exemplo, por fungos e térmitas.

[094] O segundo bagaço obtido da etapa de filtração/prensagem "i", do qual a resina foi removida, mas ainda contendo borracha, remove o solvente orgânico polar residual por evaporação por calor indireto e/ou decapagem direta de vapor e/ou remoção de ar na atmosfera pressão ou sob vácuo (etapa "k", 110).

[095] Deste modo, evita-se a mistura entre o sistema de solventes polares e o sistema de solventes apolares utilizados na fase de extração subsequente de borracha.

[096] O solvente orgânico polar recuperado da etapa de remoção "k" (110) é combinado com o mesmo solvente recuperado da etapa de remoção "j" (100), e reciclado para a etapa "h" (80), opcionalmente após destilação para eliminar o teor de água residual.

[097] O segundo bagaço, do qual a resina e solvente orgânico polar foram removidos, é então submetido a um segunda etapa de extração na etapa "I", sendo disperso em um sistema solvente apolar (120) compreendendo pelo menos um solvente orgânico apolar e um sistema estabilizador. Nesta etapa, a borracha é extraída pelo sistema solvente apolar.

[098] O volume do referido sistema de solvente apolar a ser utilizado é calculado com base no peso do dito segundo bagaço. Em um aspecto preferido, a razão entre o volume do sistema de solventes apolar e o peso do segundo bagaço pode situar-se entre 1,5 e 7 e é preferencialmente entre 2 e 5.

[099] O sistema solvente apolar utilizado na etapa de extração "I" pode compreender pelo menos um solvente hidrocarboneto. De preferência, o referido pelo menos um solvente pode ser selecionado entre alcanos lineares ou ramificados com 4 a 9 átomos de carbono (por exemplo, pentano, hexano ou heptano), cicloalcanos ou alquilcicloalcanos com 5 a 10 átomos de carbono (por exemplo, ciclopentano ou cicloexano), hidrocarbonetos aromáticos tendo de 6 a 10 átomos de carbono (por exemplo, benzeno, tolueno ou xileno) ou suas misturas.

[0100] Em um aspecto preferido, o solvente orgânico apolar é o hexano. Em um aspecto preferido, o solvente orgânico apolar é o cicloexano.

[0101] O sistema estabilizante presente no sistema solvente apolar pode compreender pelo menos um antioxidante. Os antioxidantes que podem ser usados de forma vantajosa são os derivados da hidroquinona, compostos derivados do fenol substituídos por grupos estericamente volumosos ou p-fenilenodiaminas com grupos amino estericamente impedidos ou suas misturas. Em um aspecto preferido, o sistema solvente apolar pode compreender um antioxidante selecionado a partir de misturas aquosas compreendendo 2,5-di [t-amil] hidroquinona (número CAS 79-743) e sal de sódio do ácido alquilnaftalenossulfônico polimerizado (números CAS 9084- 06-4/36290-04-7), misturas aquosas com produtos de reação de p-cresol, diciclopentadieno e isobutileno (número CAS 68610-51-5) e sal de sódio do ácido ido alquilnaftalenossulfônico polimerizado (números CAS 9084-06-4/36290-04-7), 4 - [[4,6- bis (octiltio) -1,3,5-triazin-2-il] -amino] - 2,6-di-t-butilfenol (número CAS 991-84 4), N-1,3-dimetilbutil-N'-fenil-p-fenilenodiamina (número CAS 793-24-8), ou misturas de N-1,3-dimetilbutil-N'-fenil-p-fenilenodiamina (número CAS 793-24-8) e N-1,4- dimetilpentil-N'-fenil-p-fenilenodiamina (número CAS 3081-01-4) ou suas misturas.

[0102] O sistema de solventes polares compreende preferencialmente o antioxidante 4 - [[4,6- bis (octiltio) -1, 3,5-triazin-2-il] -amino] -2,6- di-t-butilfenol.

[0103] Em um aspecto preferido, o sistema solvente apolar pode ser colocado em contato com o segundo bagaço em uma ou mais etapas contracorrentes, com ou sem agitação, por um tempo entre 1 e 5 horas, a uma temperatura entre 25°C e ponto de ebulição do solvente orgânico apolar usado.

[0104] Em um aspecto preferido, a referida etapa "pode ser realizada durante um tempo entre meia e duas horas e meia.

[0105] Em outro aspecto preferido, a referida etapa pode ser realizada a uma temperatura entre 35 e 60°C.

[0106] Em um aspecto preferido, o sistema de solvente apolar e o segundo bagaço entram em contato um com o outro durante um período entre meia e duas horas e meia, a uma temperatura entre 35°C e 60°C.

[0107] Após a conclusão, a suspensão do bagaço no sistema solvente apolar é submetida a filtração/prensagem (etapa "m", 130), para separar uma da outra uma terceira micela enriquecida com borracha e um terceiro bagaço do qual quase toda a resina e borracha natural foram removidas.

[0108] A filtração/prensagem pode ser realizada como descrito acima em relação à etapa "f.

[0109] Na etapa "n" subsequente a terceira micela compreendendo borracha natural é passada para a etapa de remoção de solvente apolar (140) por remoção e/ou evaporação para recuperar a borracha extraída da planta.

[0110] Em um aspecto preferido, a remoção acima mencionada do solvente orgânico apolar pode ser realizada por lavagem com vapor na presença de um sistema dispersante. Para este fim, a micela compreendendo borracha natural em solução pode ser alimentada a um reator de decapagem, ou "extrator", contendo água e incluindo um sistema dispersante, no qual é transportada uma corrente de vapor. Um pouco do vapor introduzido no sistema condensa-se, fornecendo assim o calor necessário para evaporar o solvente: obtém-se assim uma suspensão de borracha natural em água.

[0111] O sistema dispersante estabiliza a suspensão, de modo a promover processabilidade (por exemplo, tornando-a bombeável) e reduz a coesão entre as protuberâncias acima mencionadas.

[0112] Em um aspecto preferido da invenção, o sistema dispersante pode compreender pelo menos um sal solúvel em água de um metal selecionado de Al, Ca e Mg e pelo menos um agente tensoativo solúvel em água pertencente à família de policarboxilato. Em um aspecto preferido da presente invenção, o referido surfactante pode ser o sal de sódio do copolímero de anidrido maleico e 2,4,4- trimetil-1-penteno (CAS 37199-81-8). O referido surfactante, que é caracterizado por toxicidade extremamente baixa, é vendido em forma líquida, miscível em água sob a denominação de Sopropon® T 36 (Rhône-Poulenc), Geropon® T/36 (Rhodia), ou Orotan® 731 A ER (Rohm & Haas). O sistema dispersante compreende de preferência cloreto de cálcio e Orotan® 731 A ER. A eficácia com a qual o solvente orgânico apolar é removido por lavagem com vapor na presença de um sistema dispersante, como descrito acima, é particularmente elevada porque o processo de remoção do solvente da borracha prossegue simultaneamente com a formação dos grumos acima referidos.

[0113] A suspensão resultante de grumos de borracha em água pode ser submetida a remoção da fase líquida (por exemplo por filtração e/ou prensagem dos grumos) e evaporação da água. A prensagem dos grumos e a evaporação final da água residual podem ser realizadas em duas extrusoras separadas. A primeira extrusora comprime os pedaços de borracha, permitindo que a água escape na fase líquida, enquanto a segunda extrusora permite a evaporação da água porque, devido à dissipação de energia mecânica ou aplicação de calor, opcionalmente em condições de vácuo, a temperatura do sólido na fase aumenta, permitindo assim que a água passe diretamente para a forma de vapor em uma zona de desgaseificação apropriada. Ao término do tratamento acima referido, é possível obter uma borracha com um teor de matéria volátil, principalmente uma, inferior a 0,75% em peso e, de um modo preferido, um teor de matéria volátil entre 0,75% e 0,5%. O teor de matéria volátil pode ser determinado utilizando o método analítico padrão ASTM D 1278-91 (1977).

[0114] O teor residual de solventes orgânicos polares e apolares utilizados no processo de acordo com a presente invenção dentro dos grumos é globalmente inferior a 4.000 ppm. Em um aspecto preferido, o teor residual dos referidos solventes orgânicos na referida borracha pode ser inferior a 4.000 ppm e superior ou igual a 50 ppm. Mais preferencialmente, o conteúdo dos referidos solventes orgânicos pode estar entre 2.000 ppm e 75 ppm.

[0115] Em outro aspecto preferido, o teor dos referidos solventes orgânicos pode estar entre 1.000 e 100 ppm..O teor residual de solventes orgânicos pode ser determinado por análise qualitativa/quantitativa por cromatografia gasosa em coluna de sílica fundida, utilizando hélio como gás veículo e detector de ionização por chama (FID). Esta análise é realizada dissolvendo uma amostra de borracha, pesada com uma precisão de 0,1 mg, em dissulfeto de carbono contendo uma quantidade conhecida de n-octano como padrão interno. Uma quantidade de 1 μL da solução obtida é injetada no cromatógrafo a gás. O instrumento é calibrado injetando 1 μL de uma solução contendo uma quantidade conhecida do solvente orgânico sob investigação (precisão de 0,01 mg) em n-octano contendo dissulfeto de carbono como padrão interno. A quantidade mínima detectável com o método descrito é de 1 ppm.

[0116] Uma outra vantagem do tratamento acima mencionado é que, uma vez removido o solvente, a borracha retém uma excelente processabilidade, por exemplo, em processos que envolvem separação por peneira vibratória, prensagem, extrusão, etc.

[0117] O rendimento da borracha extraída das plantas guaiule aplicando o processo de acordo com a invenção pode ser maior ou igual a 80% em relação à quantidade total de borracha presente nas plantas. A quantidade total de borracha acima mencionada é determinada por espectroscopia de NMR de estado sólido 13C, como descrito por M. Geppi, F. Ciardelli, CA. Veracini, C. Forte, G. Cecchin e P. Ferrari em "Dynamics and morphology of polyolefinic elastomers by 13C and 1H solidstate NMR" (1997), Polymer, vol. 38, pp. 5713-5723. Em um aspecto preferido, o rendimento de extração de borracha acima indicado pode estar entre 80 e 95%.

[0118] A borracha resultante é caracterizada por um peso molecular médio ponderado entre 1 - 106 e 2-106 g/mol.

[0119] O índice de polidispersão da borracha natural do guaiule obtido com o processo de acordo com a invenção está preferivelmente compreendido entre 2 e 5, mais preferivelmente compreendido entre 2,5 e 3,5.

[0120] A presente invenção proporciona adicionalmente a borracha de guaiule obtida pelo processo de acordo com a invenção, caracterizada por um peso molecular médio ponderado entre 1-106 e 2-106 g/mol, um teor de matéria volátil inferior a 0,75% em peso e um teor de solvente orgânico residual inferior a 4.000 ppm.

[0121] Em um aspecto preferido, o teor residual dos referidos solventes orgânicos na referida borracha pode ser inferior a 4.000 ppm e superior ou igual a 50 ppm. Mais preferencialmente, o teor dos referidos solventes orgânicos pode estar entre 2.000 ppm e 75 ppm. Em outro aspecto preferido, o teor dos referidos solventes orgânicos pode estar entre 1.000 e 100 ppm.

[0122] A borracha natural obtida pelo processo da presente invenção pode ser processada para vários usos comerciais diferentes. As propriedades da borracha de guaiule natural tornam a mesma particularmente apropriada para a produção de artigos fabricados com borracha natural com propriedades físicas similares ou superiores às da borracha natural da Hevea brasiliensis e particularmente adequadas para aplicações nos setores de artigos de puericultura, material esportivo e consumíveis para uso biomédico.

[0123] O terceiro bagaço obtido na etapa "m", do qual a resina e borracha foram removidas e ainda contendo solvente orgânico apolar residual, é submetido à remoção do dito solvente (150) na etapa "o" do processo de acordo com a invenção por calor e/ou decapagem direta do vapor e/ou remoção de ar à pressão atmosférica ou sob vácuo. O bagaço recolhido no final do processo pode ser submetido a processos de hidrólise e fermentação que permitam obter um produto de utilização na alimentação animal. É óbvio que tal uso está sujeito à remoção do bagaço da borracha e resina que estavam originalmente presentes.

[0124] Em outros casos, o bagaço pode ser reutilizado em processos secundários para obter, por exemplo, bioadesivos ou biopesticidas e, como fonte de açúcares de segunda geração, posteriormente convertido por fermentação em biocombustíveis e/ou bioetanol.

[0125] O material lenhoso derivado do bagaço pode ser posteriormente processado para obter material de construção, microesferas de combustível e briquetes, ou usado na agricultura como cobertura morta ou fertilizante.

[0126] O solvente orgânico apolar recuperado da etapa de remoção "o" (150) é combinado com o mesmo solvente recuperado da etapa de remoção "n" (140), e reciclado para a etapa de extração "I" (120).

[0127] Alguns exemplos não limitativos são fornecidos abaixo com a finalidade de realizar e ilustrar melhor a presente invenção.

[0128] No entanto, será entendido que o processo descrito e ilustrado aqui pode ser ainda modificado e variado sem se afastar do âmbito das reivindicações anexas.

Exemplo 1 (Teste de extração de látex de plantas de guaiule usando o processo de acordo com a invenção)

[0129] Cerca de 20 plantas de guaiule provenientes de campos experimentais administrados pelo requerente no sul da Itália foram cortadas a uma altura de aproximadamente 10 cm acima do solo para obter cerca de 15 kg de biomassa. As plantas foram desfolhadas e mantidas em paletes em ambiente coberto e ventilado, no qual a temperatura e a umidade relativa do ar foram constantemente monitoradas. Após 15 dias de conservação no referido ambiente, 200 g de plantas desfolhadas (com umidade residual de 41%) foram imersas em 0,5 L de uma solução a 0,2% em peso de KOH em água contendo 1 mL de Wingstay® L (produto de reação de p-cresol, diciclopentadieno e isobutileno) como antioxidante e triturado com moinho de martelos até serem obtidos fragmentos menores que 0,5 mm.

[0130] A suspensão do material vegetal foi filtrada e a micela resultante foi centrifugada para separar o látex das partículas sólidas finas e o excesso de água. A micela contendo o látex (400 mL) foi tratada com 10 mL de ácido sulfúrico a 20% (vol./vol.) e mantida a 70 durante uma hora para coagular o látex nela contido. Uma quantidade de 3,8 g de borracha foi obtida desta maneira, perfazendo um rendimento de produto extraído de 50% em relação à quantidade de borracha presente na planta. As quantidades totais de borracha e resina presentes na planta desfolhada foram determinadas por espectroscopia NMR de estado sólido 13C e FTIR.

[0131] A borracha obtida do látex, analisada por cromatografia de permeação geométrica usando poliestireno como padrão, é caracterizada por um peso molecular médio ponderado de 1,6 x 10 g/mol. Com base no perfil de distribuição de peso molecular, pode-se notar que a borracha obtida é caracterizada por uma faixa extremamente estreita de pesos moleculares (maior ou igual a 1 - 106 g/mol e menor ou igual a 2 - 106 g/mol) com um índice de polidispersão de 3,1, testemunhando assim a elevada qualidade da referida borracha (figura 5).

Exemplo 2 (Teste de extração de resina a partir de plantas de guaiule usando o processo de acordo com a invenção)

[0132] O primeiro bagaço obtido como descrito no Exemplo 1 (275 g, 60% em H2O) foi transferido para um frasco de vidro de 2 L e disperso em 1.000 mL de etanol puro (95%) no qual foram dissolvidos 5 mg de Irganox® 565 (4 - [[4,6-bis (octiltio) -1,3,5-triazin-2-il] -amino] -2,6- di-t-butilfenol) como antioxidante.

[0133] A suspensão resultante foi mantida a 40°C durante 1 hora com agitação constante (com agitador mecânico regulado a 150 rpm) e foi depois submetida a filtração utilizando um filtro Gooch (porosidade 10-15) para separar a micela enriquecida com resina (permeada) do segundo bagaço contendo a borracha. O bagaço acima mencionado também foi submetido a prensagem no dispositivo de filtração com o objetivo de promover a recuperação da fração etanólica contendo a resina.

[0134] Uma quantidade de 8,3 g foi obtida a partir da micela que tinha sido submetida a evaporação, representando um rendimento de produto extração de 94% em relação à quantidade de resina presente na planta. A quantidade total de resina presente na planta desfolhada e parcialmente seca foi determinada por espectroscopia FTIR.

Exemplo 3 (Teste de extração de borracha a partir de plantas de guaiule usando o processo de acordo com a invenção)

[0135] O segundo bagaço, obtido como descrito no Exemplo 2, foi submetido à remoção de etanol por decapagem sob vácuo. O mesmo foi então pesado (101 g) e transferido para um frasco de vidro de 1 L, onde foi disperso em 500 mL de hexano puro (95%) no qual foram dissolvidos 0,2 g de Irganox® 565 (4 - [[4,6- bis (octiltio) -1,3,5-triazin-2-il] -amino] -2,6-di-t-butilfenol) como antioxidante.

[0136] A suspensão resultante foi mantida a 55°C durante 1 hora com agitação constante (com um agitador mecânico regulado a 150 rpm) e foi então submetida a filtração através de uma almofada de Celite (espessura 20 mm) para separar a micela (permeado) enriquecida com borracha a partir do terceiro bagaço a partir do qual a resina e a borracha foram removidas. O bagaço exposto acima também foi submetido a prensagem no dispositivo de filtração com o objetivo de promover a recuperação da fração líquida contendo a borracha em solução. A micela enriquecida com borracha foi então submetida a evaporação do solvente por extração para recuperar a borracha.

[0137] A borracha resultante, 1,8 g foi analisada por cromatografia de permeação em gel usando poliestireno como padrão, sendo caracterizada por um peso molecular médio ponderado de 1,8-106 g/mol (figura 4). A borracha é caracterizada por um índice de polidispersão de 2,9, confirmando assim a elevada qualidade da referida borracha.

Exemplo comparativo 4 (Teste de extração de látex de plantas de guaiule diferente da a invenção)

[0138] O mesmo procedimento foi usado como no Exemplo 1, mas, após a desfolhação, a planta foi imediatamente submetida a extração de látex, ou seja, sem preservar as plantas em um ambiente sob umidade e temperatura controladas. Uma quantidade de 4.1 g de borracha foi obtida a partir de 200 g de plantas, fornecendo um rendimento de 55%.

[0139] A borracha obtida do látex, analisada por cromatografia de permeação em gel usando poliestireno como padrão, é caracterizada por um peso molecular médio ponderado de 0,8-106 g/mol.

Exemplo comparativo 5 (Teste de extração de látex de plantas de guaiule diferente da a invenção)

[0140] O mesmo procedimento foi usado como no Exemplo 1, mas, após a desfolhação, a planta foi preservada em um ambiente não ventilado por 15 dias, após o que a umidade residual foi de 65%. Uma quantidade de 1,1 g de borracha foi obtida a partir de 200 g de plantas, fornecendo um rendimento de 15%. A borracha obtida do látex, analisada por cromatografia de permeação em gel usando o poliestireno como padrão, é caracterizada por um peso molecular médio ponderado de 0,8-10 μg/mol.

Exemplo comparativo 6 (Teste de extração de látex de plantas de guaiule diferente da invenção)

[0141] O mesmo procedimento foi usado como no Exemplo 1, com a diferença de que a planta foi colhida usando uma colheitadeira que produziu um tamanho de menos de 2 cm, tornando a desfolha impossível. A planta foi preservada em ambiente não ventilado, no qual nem a temperatura nem a umidade relativa do ambiente foram monitoradas por 15 dias, quando a umidade residual foi de 60%. Uma quantidade de 0,7 g de borracha foi obtida, fornecendo um rendimento de 9%.

[0142] A borracha obtida do látex, analisada por cromatografia de permeação em gel usando o poliestireno como padrão, é caracterizada por um peso molecular médio ponderado de 0,7-106 g/mol.

Exemplo 7 (Extração do solvente orgânico apolar da borracha de guaiule por extração em uma corrente de vapor)

[0143] Um volume de 17 L de água desmineralizada foi colocado em um decapador de 50 L equipado com um agitador mecânico de hélice dupla com defletores. O agitador mecânico do decapador foi então colocado em movimento a uma velocidade de 396 rpm.

[0144] A alimentação de vapor a partir de um tubo de 1 polegada foi iniciada e 3,44 g de Orotan® 731 e 0,24 g de CaCl2 foram adicionados em sucessão.

[0145] Em seguida, utilizando um tubo de de 1/4 polegada, 500 g de uma solução de borracha de guaiule em cicloexano contendo 8% em peso de borracha de guaiule em relação ação peso total da referida solução, obtida de acordo com o processo da presente invenção, foram alimentados com uma taxa de fluxo de 200 g/min. A vazão do vapor foi controlada de modo a manter a temperatura da água a 98°C.

[0146] Os vapores produzidos durante a mistura, compreendendo essencialmente vapor não condensado e vapor de cicloexano foram descarregados através de uma válvula presente no topo do separador e passados para um condensador. A fase aquosa compreendendo vapor condensado e cicloexano condensado, saindo do condensador, foi passada para um decantador no qual uma corrente de água e uma corrente de cicloexano foram separadas e enviadas para tratamento adicional.

[0147] Na conclusão da alimentação da solução de borracha de guaiule acima mencionada em cicloexano, uma válvula no fundo do decapante foi aberta e a solução de polímero compreendendo pedaços de borracha e água, saindo do fundo do decapante, foi passada para um filtro, de onde foi recuperada uma corrente de água, enviada para descarte, e os pedaços de borracha foram enviados para uma etapa de secagem subsequente.

Claims (26)

1. Processo para extrair látex, resina e borracha de plantas de guaiule CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, em sequência, as etapas de: a. colher as plantas de guaiule; b. desfolhar as referidas plantas; c. antes ou depois da referida etapa “b” de desfolhação, preservar as plantas de guaiule ou as plantas desfolhadas em um ambiente sob temperatura e umidade relativa controladas, durante um período entre 7 e 21 dias, de modo que a umidade residual presente na planta é mantida na faixa de 30-45%; d. imergir as plantas desfolhadas em uma solução aquosa básica que compreende um sistema estabilizador; e. triturar as referidas plantas desfolhadas, antes ou depois de serem imersas na referida solução aquosa básica na etapa “d”, para obter uma suspensão aquosa de material vegetal compreendendo fragmentos de plantas; f. submeter a suspensão aquosa obtida na etapa "e" à filtração/prensagem para separar uma primeira micela que compreende o referido látex de um primeiro bagaço; g. recuperar o látex concentrado da referida primeira micela; h. dispersar o referido primeiro bagaço em um sistema de solvente polar compreendendo pelo menos um solvente orgânico polar e um sistema estabilizante, para obter uma suspensão; i. submeter a suspensão obtida na etapa "h" à filtração/prensagem para separar uma segunda micela compreendendo a referida resina de um segundo bagaço; j. remover o pelo menos um solvente orgânico polar da referida segunda micela para obter a resina concentrada; k. remover o pelo menos um solvente orgânico polar do segundo bagaço obtido na etapa "i"; l. dispersar o referido segundo bagaço dessolventizado obtido na etapa "k" em um sistema de solvente apolar compreendendo pelo menos um solvente orgânico apolar e um sistema estabilizante, para obter uma suspensão; m. submeter a suspensão obtida na etapa "I" à filtração/prensagem para separar uma terceira micela compreendendo a referida borracha de um terceiro bagaço; n. remover o pelo menos um solvente orgânico apolar da terceira micela para obter a borracha no estado sólido; o. remover o pelo menos um solvente orgânico apolar do terceiro bagaço obtido na etapa "m".

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as plantas de guaiule são colhidas no reinício do período vegetativo das referidas plantas.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que as plantas são colhidas com um tamanho superior ou igual a 8 cm e inferior ou igual a 20 cm.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa "c" é realizada durante um período entre 10 e 15 dias, em um ambiente em que a temperatura é mantida constantemente entre 15 e 40 °C, e/ou em que a umidade relativa é mantida constantemente entre 80% e 95%.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o pH da referida solução aquosa básica é superior ou igual a 7,5 e inferior ou igual a 12.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que, na etapa "d" do referido processo, a proporção do volume da referida solução aquosa básica para o peso do material vegetal varia entre 1 e 10 e de preferência entre 2 e 5.

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida solução aquosa básica compreende uma base selecionada de KOH, NaOH, NH4OH, NaHCO3, ou suas misturas, em uma concentração final entre 0,1% e 0,5% em peso.

8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa "e" de trituração é realizada utilizando um ou mais moinhos de martelos.

9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que os fragmentos de material vegetal obtidos na etapa "e" de trituração têm um tamanho médio entre 0,5 e 7,5 mm.

10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa "h" de extração é precedida por uma etapa adicional de trituração do primeiro bagaço.

11. Processo, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida etapa adicional de trituração é realizada com moinhos de rolos corrugados e/ou moinhos de rolos lisos.

12. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, CARACTERIZADO pelo fato de que, na etapa "h" do referido processo, a proporção do volume do sistema de solvente polar para o peso do primeiro bagaço está entre 1 e 7 e de preferência entre 2 e 5.

13. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de solvente polar utilizado na etapa "h" de extração compreende pelo menos um solvente orgânico polar, selecionado de um álcool tendo de 1 a 8 átomos de carbono, éteres e ésteres tendo de 2 a 8 átomos de carbono, éteres cíclicos tendo de 4 a 8 átomos de carbono, cetonas tendo de 3 a 8 átomos de carbono, ou suas misturas.

14. Processo, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido solvente orgânico polar é selecionado de etanol e acetona.

15. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido sistema de solvente polar é colocado em contato com o referido primeiro bagaço em uma ou mais etapas em contracorrente, com ou sem agitação, durante um tempo entre 0,1 e 5 horas, a uma temperatura entre 25 °C e o ponto de ebulição do solvente orgânico polar utilizado.

16. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida etapa "i" de filtragem/prensagem é realizada a uma temperatura entre 25 °C e 50 °C.

17. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, CARACTERIZADO pelo fato de que, na etapa "I" do referido processo, a proporção do volume do sistema de solvente apolar para o peso do segundo bagaço está entre 1,5 e 7, de preferência entre 2 e 5.

18. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de solvente apolar utilizado na etapa "I" de extração compreende pelo menos um solvente hidrocarboneto selecionado de alcanos lineares ou ramificados tendo de 4 a 9 átomos de carbono, cicloalcanos ou alquilcicloalcanos tendo 5 a 10 átomos de carbono, hidrocarbonetos aromáticos tendo 6 a 10 átomos de carbono, ou suas misturas.

19. Processo, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido solvente hidrocarboneto é selecionado de hexano e cicloexano.

20. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido sistema de solvente apolar é colocado em contato com o segundo bagaço em uma ou mais etapas em contracorrente, com ou sem agitação, durante um tempo entre 0,1 e 5 horas, a uma temperatura entre 25 °C e o ponto de ebulição do solvente orgânico apolar utilizado.

21. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, CARACTERIZADO pelo fato de que o solvente orgânico apolar é removido na etapa "n" da terceira micela compreendendo a borracha natural por decapagem por vapor na presença de um sistema dispersante.

22. Processo, de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido sistema dispersante compreende pelo menos um sal solúvel em água de um metal selecionado de Al, Ca e Mg, e pelo menos um tensoativo solúvel em água que pertence à família do policarboxilato.

23. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 22, CARACTERIZADO pelo fato de que o rendimento de borracha extraída das plantas de guaiule é superior ou igual a 80% em relação à quantidade total de borracha presente nas plantas.

24. Borracha de guaiule obtida pelo processo, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 23, CARACTERIZADA pelo fato de que tem um peso molecular médio ponderado entre 1 x 106 e 2 x 106 g/mol, um teor de matéria volátil, determinado pelo teste ASTM D1278-91, inferior a 0,75% em peso e um teor de solvente orgânico residual, determinado por análise qualitativa/quantitativa por cromatografia gasosa, inferior a 4.000 ppm.

25. Borracha de guaiule, de acordo com a reivindicação 24, CARACTERIZADA pelo fato de que o teor dos referidos solventes orgânicos, determinado por análise qualitativa/quantitativa por cromatografia gasosa, é inferior a 4.000 ppm e superior ou igual a 50 ppm.

26. Borracha de guaiule, de acordo com a reivindicação 24 ou 25, CARACTERIZADA pelo fato de que o índice de polidispersidade está compreendido entre 2 e 5, e de preferência está compreendido entre 2,5 e 3,5.

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