O uso de biosurfactantes em tintas e revestimentos base água

À medida que indústrias e consumidores buscam alternativas aos produtos de origem fóssil, motivados por preocupações climáticas e regulatórias, os tensoativos de base biológica surgem como uma solução promissora. Esses compostos oferecem uma opção mais sustentável ao utilizar matérias-primas 100% renováveis, atendendo à crescente demanda por produtos de alto desempenho e ambientalmente responsáveis. Os biossurfactantes proporcionam excelente umectação de pigmentos e cargas, além de melhor umectação de substratos, com toxicidade aquática excepcionalmente baixa e biodegradabilidade rápida.

Tensoativos, ou agentes de superfície, são compostos que reduzem a tensão superficial entre duas substâncias, como líquidos. Possuem partes hidrofílicas (atração por água) e hidrofóbicas (repulsão à água), permitindo interação com diferentes tipos de moléculas. Essa estrutura única torna os tensoativos indispensáveis na formulação de revestimentos, tintas e sistemas de impressão. Suas funções incluem emulsificação (mistura de óleo e água), melhoria da umectação de superfícies, dispersão de pigmentos e prevenção de defeitos como crateras e bolhas, garantindo um acabamento uniforme e durável.

Os tensoativos de base biológica são derivados de matérias-primas renováveis, em contraste com os petroquímicos. Podem ser classificados em três categorias principais:

a) Tensoativos parcialmente de base biológica
São produzidos a partir de ácidos graxos e álcoois derivados de óleos e gorduras naturais. Embora sejam biodegradáveis e eficazes, ainda contêm componentes oriundos do petróleo e são obtidos por meio de reações químicas.
b) Tensoativos totalmente de base biológica
São inteiramente derivados de plantas, como óleos tropicais, e produzidos por processos químicos. Representam uma alternativa mais sustentável em relação aos parcialmente biológicos.
c) Biossurfactantes

São completamente naturais, obtidos por processos de fermentação sem o uso de óleos tropicais ou reações químicas. São 100% biodegradáveis, não tóxicos e bem tolerados por organismos aquáticos, sendo altamente ecológicos. Em aplicações como revestimentos, tintas e sistemas de impressão, os biossurfactantes destacam-se por suas propriedades de molhabilidade e dispersão, estabilização de formulações e impacto ambiental mínimo.

Os biossurfactantes representam uma inovação na indústria, oferecendo uma alternativa ecológica aos aditivos convencionais de umectação de substratos e pigmentos. Atendem aos padrões ambientais cada vez mais rigorosos e às necessidades dos clientes nos setores de revestimentos e tintas. São ideais para aplicações como:

• Revestimentos arquitetônicos à base de água
• Revestimentos para madeira e industriais
• Concentrados de pigmentos

Principais características:

• Forte umectação de pigmentos e substratos
• Eficácia em baixas concentrações
• Elevada intensidade de cor
• Toxicidade aquática extremamente baixa
• Biodegradável

Os biossurfactantes foram avaliados em sua forma pura para avaliação de sua capacidade de redução de tensão superficial por meio de um tensiômetro.
Outras avaliações foram realizadas adicionando os biossurfactantes como agentes umectantes de substrato e de pigmentos diretamente durante a manufatura de formulações arquitetônicas, industriais e de madeira para verificar sua eficiência como agentes umectantes de substrato e umectantes de pigmento.

Os tensoativos aumentam a eficiência do processo de formulação ao garantir uma rápida umectação das partículas, o que é particularmente importante em formulações com alto PVC, que contêm grandes quantidades de cargas, facilitando a etapa de moagem. Além disso, contribuem para a melhoria da umectação do substrato e otimizam as características de fluidez e nivelamento, essenciais para alcançar um acabamento uniforme e de alta qualidade.
Esses aditivos também devem apresentar boa compatibilidade com os corantes, a fim de preservar a integridade da cor e da aparência da tinta. É fundamental que não comprometam as propriedades finais do filme, como a resistência mecânica e química, garantindo que o desempenho e a durabilidade dos revestimentos permaneçam intactos.
Foi possível observar a melhora na incorporação de componentes sólidos durante a produção de uma tinta arquitetônica de alto PVC, tendo reduzido o tempo de umectação durante a moagem de 21segundos para 14 segundos.

Os biossurfactantes reduzem significativamente o tempo necessário para a umectação de pós na fase de moagem. A rápida umectação dos pós contribui para a otimização da velocidade de produção e evita problemas relacionados à formação de poeira.

A estabilidade da dispersão de pigmentos é igualmente crítica, pois influencia diretamente a
viscosidade e as propriedades de cor ao longo do tempo de armazenamento. Isso reforça a
importância da seleção adequada de tensoativos nas formulações de concentrados de pigmentos.

Os biossurfactantes demonstram desempenho superior na umectação de pigmentos como o Azul de Ftalocianina (PB15:4), quando comparados a dispersantes poliméricos. Em testes visuais, observa-se que o pigmento azul apresenta dispersão mais eficiente apenas seis segundos após sua adição à faselíquida.

Nos revestimentos para madeira, busca-se desempenho tanto estético quanto protetivo. Esses
sistemas devem ser livres de defeitos, além de oferecer resistência mecânica e química. Sistemas de alto brilho e baixa viscosidade são particularmente sensíveis à formação de crateras. O uso de
antiespumantes eficientes pode, paradoxalmente, intensificar a formação de defeitos nesses sistemas sensíveis.
Assim, a umectação adequada do substrato e os efeitos anti-cratera, aliados a boas propriedades de fluxo e nivelamento, tornam-se ainda mais relevantes. Pigmentos transparentes são frequentemente utilizados em stains para madeira, exigindo que os tensoativos sejam compatíveis com o pacote de aditivos estabilizadores de pigmentos, a fim de preservar a transparência ideal da formulação.

Os biossurfactantes demonstram eficácia na eliminação de defeitos em stains aquosos de base
biológica sensíveis à formação de crateras.

Em revestimentos protetivos industriais, é essencial garantir excelente umectação e estabilização de pigmentos inorgânicos e orgânicos durante a moagem direta. Esse processo evita a flutuação dos pigmentos na tinta úmida, assegurando consistência de cor estável (ΔE). Os revestimentos devem apresentar estabilidade prolongada, mantendo sua integridade por até quatro semanas em temperaturas elevadas (50 °C).

Além disso, devem oferecer propriedades anticorrosivas, resistindo a 1.500 horas de ensaio em névoa salina sem apresentar propagação significativa de corrosão, formação de bolhas, ferrugem ou perda de aderência. A umectação eficaz do substrato é crucial: após a umectação inicial dos pigmentos pelos biossurfactantes, dispersantes poliméricos se ancoram aos pigmentos para garantir estabilização a longo prazo, permitindo que os biossurfactantes atuem na umectação do substrato.

A compatibilidade com uma ampla variedade de pigmentos e ligantes também é um requisito
fundamental.

Os biossurfactantes demonstram melhoria na estabilidade da cor em sistemas epóxi e poliuretano (PU) aquosos bicomponentes. Testes de rub-out para aplicações anticorrosivas evidenciam essa estabilidade aprimorada.
Os biosurfactantes também demonstram melhoria em proteção contra corrosão, como evidenciado na Figura abaixo, para esse sistema PU-2K

Os biossurfactantes representam um avanço significativo na formulação de revestimentos sustentáveis. Esses aditivos oferecem uma alternativa eficaz aos tensoativos convencionais de origem fóssil, conciliando desempenho técnico com responsabilidade ambiental — duas exigências cada vez mais presentes na indústria de revestimentos.
Com elevado teor de carbono renovável e excelente perfil de biodegradabilidade validado por testes da OECD, esses biossurfactantes estão alinhados com as metas globais de sustentabilidade e redução de impacto ambiental.