Otimização do processo de tingimento de fibras naturais e sintéticas utilizando líquidos iônicos próticos

Abstract

O setor de tingimento e acabamento têxtil utiliza processos antigos e convencionais, que tendem a ser ecologicamente incorretos. Esta indústria é uma das mais intensivas quimicamente e a segunda que mais polui a água (depois da agricultura). Tradicionalmente utilizam grandes quantidades de água e aditivos químicos, o que pode levar a um enorme impacto ambiental e prejudicar a saúde humana. Trabalhos recentes disponíveis na literatura científica buscam desenvolver e melhorar a sustentabilidade do processo, com foco na otimização de solventes e uso de tecnologias alternativas para reduzir a quantidade de água e produtos químicos utilizados, assim como manter a qualidade no tingimento e seu baixo custo. Os líquidos iônicos entram nesse cenário como novos meios versáteis para muitas sínteses químicas, catálise enzimática e processos de engenharia verde. Eles são compostos por uma coleção de íons positivos e negativos, mas ao contrário dos sais fundidos convencionais esses materiais são líquidos à temperatura ambiente. A classe de líquidos iônicos próticos apresenta vantagens adicionais, devido ao baixo custo, geralmente são biodegradáveis e de síntese simples, pois são assim conhecidos devido ao mecanismo da reação ácido-base correspondente à formação desses sais. Neste trabalho foi otimizado um procedimento alternativo disponível na literatura científica de tingimento por esgotamento à pressão atmosférica e temperatura a 60ºC por uma hora. O intuito é tingir diferentes tipos de fibras têxteis com um número reduzido de agentes: corantes têxteis, técnica de pré-tratamento da fibra (cationização) e líquidos iônicos próticos como solvente ou aditivo em solução aquosa. Dessa maneira, objetiva-se diminuir o impacto ambiental e aumentar a qualidade do tingimento desse procedimento, com o qual foram tingidas seis diferentes fibras para analisar a eficácia dos seus agentes em termos de diferentes medidas de qualidade, tais como absorção de cor e padrões de resistência à lavagem da fibra tingida. Os ensaios citotoxicológicos realizados dos tecidos tratados com líquidos iônicos não indicaram toxicidade. Os resultados dos testes com líquidos iônicos próticos como únicos aditivos a 30% m/m em solução aquosa demonstraram força colorística até 250 vezes maior do que o processo de tingimento alternativo disponível na literatura, e a cationização tem papel fundamental na fixação da cor nos tecidos. Além disso, é apresentada uma proposta inovadora utilizando corante reativo como “corante universal”, visando um perfil mais sustentável e seguro para a indústria têxtil.

The textile dyeing industry generally uses traditional processes, which tend not to be environmentally friendly. This industry is the most chemically intensive, and the second polluter of clean water (after agriculture). Traditionally, they use large amounts of water together with large quantities of chemical additives, which can have a huge environmental impact and could be harmful to human health directly or indirectly. Recently, papers has been published in the scientific literature in order to improve the sustainability of the process, focusing in finding alternative solvents and techniques to reduce the amount of water and chemicals used, as well as improve the quality of the dyeing and keep the cost of the process low. Ionic Liquids come into the light as new versatile media for many chemical syntheses, enzymatic catalysis and green engineering processes. They are made of a collection of positive and negative ions, but unlike conventional molten salts, these materials are liquid at room temperature. The group of protic ionic liquids show additional advantages, because of low cost, usually biodegradable and simple synthesis, so they are known for their acid-base reaction mechanism, corresponding to the formation of those salts. In this work, it was optimized an alternative procedure available in open literature of exhaust dyeing at atmosferic pression and temperature at 60ºC for one hour. The objective is to dye different types of fabrics with reduced number of dyeing agents: textile dyes, a cationizer pretreatment fiber technique, and protic ionic liquids as solvent or additive in aqueous solution. Therefore, the objective is to reduce environmental impact and increase the dye quality of this procedure, which was used to dye six different fibers in order to analyzed the effectiveness of the dyeing agents in terms of different dyeing quality measurements such as absorption of color and wash fastness standards of the dyed fiber. Cytotoxicology assays of the fabrics treated with protic ionic liquids were also evaluated and they did not indicated any toxicology. The tests results with protic ionic liquids as the only additive with 30% m/m in aqueos solution shows color strenght until 250 times bigger than the alternative procedure available in open literature, and cationization played a fundamental role in color fixation of the fibers. Furthermore, an innovative proposal is presented using reactive dye as a “universal dye”, aiming at a more sustainable and safe profile for the textile industry.