Couro bovino atanado com propriedades autolimpantes conferidas pela imobilização de fotocatalisadores

Abstract

A presença de um fotocatalisador pode conferir às superfícies propriedades autolimpantes. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar ácido succínico como ligante químico para imobilização de fotocatalisadores (TiO2, ZnO e BiOI) na superfície de couro atanado para a produção de couro autolimpante. As amostras foram avaliadas através de microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (TGA) e por FTIR-ATR. Para avaliação da atividade fotocatalítica, tinta indicadora de fotoatividade (TIF) de azul de metileno foi utilizada, sendo degradada por exposição à luz UV. A mudança na coloração da tinta, por fotoredução do azul de metileno à azul de leucometileno foi registrada através de imagens digitais e avaliadas no espectro RGB. As análises de FTIRATR mostraram que o tratamento com ácido succínico não danifica a estrutura colagênica do couro e a esterificação das fibras de colágeno permite a ligação com o fotocatalisador. As microscopias, corroboradas pelos ensaios de TGA, mostraram que, na presença de ácido succínico, há aumento da massa de TiO2 imobilizada na superfície do couro. Nas condições ideais, o tratamento com ácido succínico (1% m/m, 1h de imersão, cura a 30 °C) resultou em 31% de degradação da TIF após 30 minutos, superior ao controle (10%). Na etapa 2, após os ensaios de teste de sopro, estabeleceu-se a temperatura de cura do TiO2 em 60°C, resultado que conferiu a melhor atividade fotocatalítica (20% de degradação em 30 min). Para ZnO, as análises estatísticas mostraram que a variável resposta (Bt/Bt0) é influenciada pela concentração da dispersão (% m/m). Sob as melhores condições (0,5% m/m, cura a 30 °C), foi obtida degradação de cerca de 10%, enquanto o BiOI apresentou a menor taxa de degradação (8%) nas mesmas condições, sob radiação visível (~47.500 lux). A molhabilidade das superfícies também foi influenciada pela imobilização dos fotocatalisadores com o aumento da hidrofobicidade das superfícies. Por fim, a metodologia aplicada permitiu a obtenção de propriedades autolimpantes capazes de degradar poluentes com fotocatalisadores ativos tanto na luz UV quanto visível, além de uma superfície com perfil hidrofóbico, propriedades altamente desejáveis para artigos funcionais de couro.

The presence of a photocatalyst can confer self-cleaning properties to surface materials. Thus, the objective of this work was to evaluate the use of polycarboxylic acid as chemical binder for the immobilization of photocatalysts (TiO2, ZnO e BiOI) on the surface of vegetable-tanned leather samples, to produce self-cleaning leather. The samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA), and FTIR-ATR. To assess photocatalytic activity, methylene blue photocatalytic activity indicator ink (PAII) was used, under UV light irradiation. The paii color change, resulting from the photoreduction of methylene blue to leucomethylene blue, was recorded through digital images and analyzed using RGB spectra. FTIR-ATR analyses indicated that treatment with succinic acid does not damage the leather collagen structure, and that collagen fiber esterification enables binding the photocatalyst. MEV analyses, supported by TGA data, showed that acid treatment promotes an increase in the amount of TiO₂ immobilized on the leather surface. In ideal conditions, succinic acid treatment (1% succinic acid, 1 h immersion, curing at 30 °C) resulted in 31% degradation of the paii after 30 minutes, which was higher than the control (10%). On step 2, after wind tunnel tests, the cure temperature for TiO2 was estabilished at 60°C, with higher photocatalytic activity (20% degradation in 30 min). For ZnO, statistical analysis of the response variable (Bt/Bt0) showed that ZnO dispersion concentration (% wt) is the significant factor affecting photocatalytic activity. Under optimal conditions (0.5% w/w, curing at 30 °C), approximately 10% degradation was observed, while BiOI showed the lowest degradation rate (8%) under visible light (~47,500 lux) with the same conditions. The surface wettability was also influenced by photocatalyst immobilization, leading to increased surface hydrophobicity. Finally, the applied methodology enabled the development of self-cleaning properties capable of degrading pollutants using photocatalysts active under both UV and visible light, along with the development of a hydrophobic surface—properties highly desirable for functional leather articles.