DEGRADAÇÃO
FOTOCATALÍTICA DO
ETILENO COMO
MANEJO PÓS-COLHEITA
PARA CONSERVAÇÃO
DO MAMÃO
Ruth Evelyn R. S. Lourenço, Amanda A. N.
Linhares, André V. Oliveira, Leonardo M. Oliveira,
Marcelo Gomes da Silva, Jurandi G. Oliveira, Maria
Cristina Canela
1
VI SIMPÓSIO DO
PAPAYA BRASILEIRO
UENF
11/11/2015
Painel: Avanços Tecnológicos para Conservação da Qualidade
do Mamão na Pós-colheita
Etileno
2
Fitormônio natural
vegetal.

Etileno
3

Acelera o amadurecimento de frutos
climatéricos
Keller et al., 2013. Chemical Reviews, 113, 5029 – 5070
Perdas pós-colheita
4

Danos mecânicos – entrada de patógenos
 Cuidado
do manuseio
 Uso de embalagens mais resistentes
Tempo colheita – consumidor
 Estocagem/transporte

 Diminuição
da temperatura
 Inibidor ou removedor de etileno
Alternativas
5
Keller et al., 2013. Chemical Reviews, 113, 5029 – 5070
Fotocatálise Heterogênea
6

Fotocatálise
 Aumento
da velocidade de uma fotorreação (luz) pela
ação de um catalisador.

Heterogênea
O
catalisador e o composto alvo estão em fases
diferentes.
 Catalisador
sólido – poluentes gasosos
Fotocatálise Heterogênea
7

Processo oxidativo avançado (POA) – gerador de radicais
hidroxilas – espécie altamente oxidante
Potencial de oxidação


OH
2,80 eV
O3
2,07 eV
H2O2
1,77 eV
É uma técnica eficiente para oxidação de compostos
orgânicos ou inorgânicos à CO2, H2O e íons
correspondentes.
Pode ser aplicada em efluentes sólidos, aquosos e gasosos.
Fotocatálise Heterogênea
8

Baseada na irradiação de um semicondutor
 TiO2,
CdS, ZnO, WO3, ZnS e Fe2O3
Fotocatálise Heterogênea
9
Oxigênio
Oxigênio
adsorvido
redução
Radical
superóxido
+
h
Água
Íon hidroxila
oxidação
Radical
hidroxila
Radical
hidroxila
Oxigênio
dessorvido
Fotocatálise Heterogênea
10

TiO2 – semicondutor mais utilizado
 Baixo
custo
 Baixa toxicidade
 Alta fotossensibilidade
 Estabilidade química em ampla faixa de pH
 Absorção
na região UV-A (365nm)
Fotocatálise Heterogênea
11

TiO2 comercial – P25 Aeroxide-Evonik (pó)

TiO2 sol-gel – filme fino

Utilização de suportes
Vidro
Cerâmica
Polímeros
Alumínio
Fotocatálise - etileno
12

Completa oxidação de etileno à CO2 e H2O
utilizando TiO2 em pó e radiação UV-C (1965).
Fotocatálise - etileno
13

Hussain, et al. , 2011, Ind. Eng. Chem. Res. 50,
2536–2543.
 Degradação
90% – Etileno 1000ppm
 Temperatura 3oC

Li, et al., Material Letters, 2012, 76: 169-172.
 Degradação
completa - Etileno 150ppm
 Sem controle de temperatura
Fotocatálise - etileno
14


Maneerat, C. Trans. ASABE 2003, 46 (3), 725.
Maneerat, C.; Hayata, Y. Trans. ASABE 2006, 49
(3), 833.
(Amadurecimento de tomate no ambiente de estocagem)
 Tomate
controle - duas semanas
 Tomate com FH no ambiente - quatro semanas
 Teor de sólidos solúveis, pH e teor de vitaminas sem
alterações.
Fotocatálise - etileno
15

Chiara, et al., Biosystems Eng. 2015, 132: 61-70.
 Câmara
com tomate
 Entrada de etileno tratado TiO2/SiO2 – UV-A – 15oC
 Atraso na maturação do fruto de forma irregular.
Testes realizados na UENF
16

TiO2 sol-gel suspension (Xu e Anderson, 1994)

Dip coating (vidro e polipropileno)
Testes realizados na UENF
17

Reator de vidro (borosilicate) / Luz UV-A

Etileno 500 ppb (ar sintético como diluente)

Espectrômetro – detecção por fotoacústica
Testes realizados na UENF
18

Sistema experimental
Testes realizados na UENF
19
Resultados com polipropileno e vidro a 25oC.
120
% Degradation (500ppb Ethylene)

100
80
60
40
Photolysis
o
TiO2 solgel on PP - 25 C
20
TiO2 solgel on glass - 25 C
o
0
0
2
4
6
Time (hours)
8
10
12
Testes realizados na UENF
20
Resultados com vidro à 12oC e 25oC.
120
% Deagradation (500ppb Ethylene)

100
80
60
o
TiO2 solgel on glass - 12 C
o
TiO2 solgel on glass - 25 C
40
20
0
0
2
4
6
Time (hours)
8
10
12
Testes realizados na UENF
21

Os resultados mostraram
degradação do etileno.
alta
eficiência
na
Testes com mamão

Passo 1: verificar se a radiação UV-A afeta a
fisiologia do mamão.
Testes realizados na UENF
22

Avaliação fisiológica do mamão exposto à UV-A.
Testes realizados na UENF
23

Frutos expostos à radiação UV-A
Tratado - dia 0
Controle - dia 0
Tratado - dia 0
Controle - dia 0
Tratado - dia 2
Controle - dia 2
Tratado - dia 4
Controle - dia 4
Testes realizados na UENF
24

Análises fisiológicas (Teor de sólidos solúveis)
 Sem
diferenças significativa entre controle e tratado:
 Controle:
12,0 ºBrix ± 1,0ºBrix
 Tratado: 12,3ºBrix ± 0,9ºBrix
Testes realizados na UENF
25

Análises fisiológicas (Firmeza)
 Controle:
6,3 N ± 3,9 N
 Tratado: 13,2 N ± 3,8 N
 Frutos
tratados com casca mais elástica, não dura.
Testes realizados na UENF
26

Análises fisiológicas (Fluorescência)
Eficiência do Sistema Fotoquímico II (Fv/Fm)
0,90
0,80
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
Dia Dia Dia
0 2 4
Dia Dia Dia
0 2 4
Dia Dia Dia
0 2 4
Dia Dia Dia
0 2 4
Teste 1
Teste 2
Teste 3
Teste 4
Controle
Tratado
Dia Dia Dia
0 2 4
Teste5
Conclusões
27


Fotocatálise heterogênea é um sistema eficiente
para degradação de etileno e demonstra um futuro
promissor para aplicação na conservação de frutos
para diminuir a perda pós-colheita.
O sistema a ser utilizado não poderá expor os
frutos à radiação UV-A pois esta causa alterações
fisiológicos irreversíveis nos mesmos.
Próximas etapas
28

Testar um novo protótipo de reator em uma câmara
com mamão.
 Realizar
análises de etileno durante o tempo de
estocagem.
 Avaliar
a qualidade dos frutos e seu amadurecimento
pós-tratamento.
Agradecimentos
29
Atenção de todos!!!
Comissão organizadora do evento