Otimização da síntese de pigmentos zeolíticos ultramarinos derivados de rejeito de caulim usando um DOE 2ˆ3 completo.

O Estado do Pará é reconhecido como um importante centro de produção de caulim para cobertura de papel, resultando em uma considerável quantidade de rejeitos, compostos principalmente por caulinita. Grupos de pesquisa da Universidade Federal do Pará têm explorado o uso desses rejeitos como uma fonte alternativa de silício e alumínio na síntese de zeólitas, em particular a zeólita A, que possui potencial para a produção de pigmentos ultramarinos. Esses pigmentos inorgânicos são altamente valorizados devido à sua cor azul profunda e à sua boa estabilidade química e física. As zeólitas LTA e sodalita são as principais estruturas cristalinas envolvidas nesse processo, com os radicais aniônicos S3⁻ sendo responsáveis pela cor azul. O processo de síntese inclui a calcinação da zeólita com enxofre e carbonato de sódio, resultando na difusão dos polissulfetos de sódio pelos poros da zeólita e na produção de pigmentos com variações de cor dependendo das condições de síntese. O objetivo do estudo foi compreender como a estrutura cristalina das zeólitas (zeólita LTA e sodalita) afeta a cor do pigmento e propor uma otimização para a síntese mais eficiente desses pigmentos. Para alcançar esses objetivos, uma metodologia de planejamento experimental sequencial (DOE) foi aplicada. Um Planejamento Fatorial Completo seguido de um Composto Central foi utilizado para identificar os fatores significativos e influentes no processo de obtenção da cor azul ultramar. Para a otimização, empregou-se a metodologia de superfície de resposta em conjunto com a função Solver do Excel. A resposta obtida foi a cor e os fatores foram temperatura, tempo e razão S/Na2CO4. As análises que embasaram a discussão cristaloquímica foram: espectroscopia de infravermelho com transformadas de Fourier (FTIR), difração de raios-X (DRX), fluorescência de raios-X (FRX), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e termogravimetria (TG) distribuição de tamanho de partícula (DTP), ponto de carga zero (PCZ) e espectroscopia por reflectância difusa UV-Vis, e para a classificação das cores usou-se o Sistema de Cores Munsell. As análises cristaloquímicas dos pigmentos obtidos a partir da zeólita-LTA revelaram a inserção dos cromóforos S3- na estrutura zeolítica, o que foi corroborado pelas análises FTIR e DSC-TG, destacando-se picos característicos dessas fases. A espectroscopia de UV-Vis revelou a presença tanto dos cromóforos S2 - (associados à tonalidade verde) quanto dos S3- (associados ao azul), sendo que o produto otimizado apresentou uma concentração mais elevada do cromóforo S3-, indicando a eficácia do planejamento. Por outro lado, a análise de UV-Vis do pigmento derivado da sodalita não mostrou os picos característicos dos cromóforos de interesse. Por fim, essa pesquisa assume uma relevância significativa no contexto global dos impactos ambientais resultantes da geração de resíduos, oferecendo uma alternativa promissora para a gestão do resíduo de caulim e a produção do pigmento sintético ultramarino. A síntese desse pigmento a partir da zeólita-LTA representa uma abordagem ambientalmente mais sustentável, devido à redução quase nula das emissões de óxidos de enxofre, posicionando-se como uma solução viável e ecologicamente consciente para a obtenção desse tipo de pigmento.