Tingimento de algodão com corantes natural e sintético: estudo comparativo do desempenho técnico e ambiental em escala produtiva

Abstract

A crescente preocupação com os impactos ambientais dos processos de tingimento têxtil tem impulsionado o uso de corantes naturais. Este trabalho compara o desempenho tintorial e ambiental do corante natural de tom violeta, obtido de bastões de Kerria lacca, com o de uma tricromia de corantes reativos sintéticos aplicada em fios de algodão, em escala laboratorial e produtiva. Foram avaliados rendimento tintorial, parâmetros colorimétricos (?E* e K/S), cinética e isotermas de tingimento, solidez e características dos efluentes gerados. O corante natural apresentou intensidade colorística intermediária (K/S ? 1,73), porém com dificuldade de reprodutibilidade de cor, refletida em valores de ?E* frequentemente superiores ao limite industrial de 1,5. A tricromia reativa demonstrou maior controle tonal e menor variação entre lotes. A cinética do tingimento reativo ajustou-se melhor ao modelo de pseudo-primeira ordem (R² = 0,863), indicando predominância de mecanismos difusivos nas condições avaliadas, enquanto o sistema natural apresentou ajuste apenas moderado ao mesmo modelo (R² = 0,8486) e muito baixo ao modelo de pseudo-segunda ordem (R² = 0,2245), evidenciando comportamento instável, adsorção superficial e ocorrência de dessorção ao longo do processo. As análises de solidez indicaram notas em torno de 4 na escala de cinza para ambos os sistemas, embora o tingimento natural tenha apresentado maior perda perceptível de intensidade após lavagem e fricção. Na etapa em escala piloto, os efluentes do tingimento reativo apresentaram elevada salinidade, com concentração de cloretos da ordem de 10³ mg·L?¹, enquanto o processo com corante natural resultou em menores teores de sais, porém em maior toxicidade aguda aquática, avaliada por ensaios com Daphnia magna (48 h), com CE50 = 2,21 % (v/v) e FT = 64, frente a CE50 = 35,36 % (v/v) e FT = 4 para o sistema reativo. Conclui-se que, nas condições estudadas, o corante natural tom violeta ainda não reúne desempenho técnico e ambiental suficiente para substituir diretamente a tricromia reativa, embora se mostre promissor mediante otimização de processo e tratamento específico de efluentes.

Abstract: The growing concern regarding the environmental impacts of textile dyeing processes has encouraged the investigation of natural dyes as alternative colorants. This study compares the technical and environmental performance of a violet natural dye extracted from Kerria lacca sticks with that of a synthetic reactive dye trichromy applied to 100% cotton yarn, at both laboratory and pilot scales. The evaluation included dyeing yield, colorimetric parameters (?E* and K/S), kinetic and isotherm behavior, color fastness properties, and effluent characterization. The natural dye exhibited intermediate color strength (K/S ? 1,7), but showed limited color reproducibility, reflected in ?E* values frequently exceeding the industrial acceptance threshold of 1.5. In contrast, the reactive trichromy demonstrated better tonal control and lower batch-to-batch variation. Kinetic analysis indicated that the reactive dyeing process showed a better fit to the pseudo-first-order model (R² = 0,863), suggesting predominance of diffusion-controlled mechanisms under the evaluated conditions. The natural dye system presented only moderate fitting to the same model (R² = 0.8486) and a very poor fit to the pseudo-second-order model (R² = 0.2245), indicating unstable adsorption behavior, weak surface interactions, and desorption over time. Color fastness results showed gray scale ratings around 4 for both systems; however, the natural dye exhibited more noticeable color loss after washing and rubbing. At pilot scale, effluent analysis revealed that the reactive dyeing process generated high salinity levels, with chloride concentrations on the order of 10³ mg·L?¹. In contrast, the natural dye process produced lower salt content but higher acute aquatic toxicity, as determined by 48-hour Daphnia magna bioassays, with CE50 = 2.21% (v/v) and Toxicity Factor (TF) = 64, compared to CE50 = 35.36% (v/v) and TF = 4 for the reactive system. It can be concluded that, under the conditions investigated, the violet natural dye does not yet demonstrate sufficient technical and environmental performance to directly replace reactive dye trichromy in cotton dyeing. Nevertheless, it shows potential as a complementary alternative, provided that process optimization and specific effluent treatment strategies are implemented.