Tratamentos químicos das fibras do mesocarpo de açaí para a produção de filmes de nanocelulose e nanocompósitos de quitosana

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: BRAGA, Dayse Braga
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFRA
Resumo: Ministério da Educação e Universidade Federal Rural da Amazônia
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spelling Tratamentos químicos das fibras do mesocarpo de açaí para a produção de filmes de nanocelulose e nanocompósitos de quitosanaAçaíFibras vegetaisBiopolímeroNanofibrasFilmes de NanoceluloseFilmes de NanocompositosQuitosanaFibras vegetaisBiopolímeroMinistério da Educação e Universidade Federal Rural da AmazôniaO despolpamento do fruto do açaí gera grandes quantidades de resíduos compostos por sementes revertidas por fibras do mesocarpo que podem ser modificadas para produção biomateriais sustentáveis. O objetivo desse trabalho foi modificar quimicamente as fibras do mesocarpo do açaí para a produção de nanofibrilas de celulose e nanocompósitos a base de quitosana. As fibras foram submetidas à pré-tratamentos com variação no tempo de reação (1, 2 e 3 h) e números de vezes da reação (1 e 2 x). Os pré-tratamentos alcalinos foram realizados com hidróxido de sódio (NaOH) a 5% a 80°C na proporção de 1 g fibras/100 mL de solução. Para o branqueamento, subsequente aos pré-tratamentos alcalinos, foi utilizada solução de 24% de peróxido de hidrogênio (H2O2) e 4% NaOH (1v:1v) a 60°C na proporção de 1 g fibras/80 mL de solução. Foram produzidas nanofibrilas a partir das fibras branqueadas com três (NC_3P) e 21 (NC_21P) passagens no grinder e filmes de nanocelulose pelo método casting (FNC_3P e FNC_21P). Nanocompósitos a base de quitosanas foram produzidos com diferentes concentrações de reforço de nanofibrilas de celulose (5%, 10%, 15% e 20%). A caracterização foi realizada por microscopia óptica (fibras); difração de raios-X (fibras e filmes de nanocelulose); microscopia eletrônica de varredura (filmes de nanocelulose); e propriedades físicas (filmes de nanocelulose e nanocompósitos). As fibras branqueadas foram selecionadas para a produção de nanofibrilas com base na morfologia, cristalinidade e remoção mais eficiente de componentes não celulósicos das fibras (diâmetro = 1,79 μm; comprimento = 216,86 μm; razão de aspecto = 121; índice de cristalinidade = 68,78%; e rendimento = 64%). Para os filmes de nanocelulose foram determinadas densidade de 1,21 g/cm³ e 1,26 g/cm³, absorção de água de 60,42% e 21,42%, solubilidade em água de 30,85% e 6,63% e permeabilidade ao vapor de água de 74,49% e 44,38% para FNC_3P e FNC_21P, respectivamente. Nanocompósitos a base de quitosana produzidos com nanofibrilas NC_21P apresentaram resistência física superior aos produzidos com nanofibrilas NC_3P. Maiores teores de nanofibrilas nos nanocompósitos melhoraram substancialmente a absorção de água, mas não outras propriedades físicas. Concluiu-se que o pré-tratamento alcalino das fibras do mesocarpo do açaí deve ser realizado 1x por 2h, seguido de branqueamentos 2x por 2 e 3 h. Nanofibrilas de melhor qualidade foram obtidas com 21 passagens no grinder. O melhor teor de nanofibrilas como reforço de nanocompósitos a base de quitosana foi de 20%.The açaí depulping generates great amounts of wastes composed of seeds involved by mesocarp fibers that can be modified for the production of sustainable biomaterials. This work aimed to chemically modify the açaí mesocarp fibers for the production of cellulose nanofibrils chitosan based nanocomposites. The fibers were submitted to pre-treatments with reaction time variation (1, 2 and 3 h) and number of reaction times (1 and 2 x). The alkaline pre-treatments were carried out with sodium hydroxide (NaOH) at 5% at 80°C in the proportion of 1 g fibers/100 mL of solution. For bleaching, subsequent to alkaline pretreatments, it was used a 24% hydrogen peroxide (H2O2) and 4% NaOH (1v:1v) solution at 60°C in the proportion of 1 g fibers/80 mL of solution. Nafibrils from bleached fibers with three (NC_3P) and twenty-one (NC_21P) passages in the grinder and nanocellulose films were produced by the casting method (FNC_3P and FNC_21P). Chitosan based nanocomposites were produced with different concentrations of cellulose nanofibrils reinforcement (5%, 10%, 15% and 20%). The characterization was performed by optical microscopy (fibers); X-ray diffraction (fibers and nanocellulose films) filmes de nanocellulose); scanning electron microscopy (nanocellulose films); and physical properties (nanocellulose and nanocomposites). The bleached fibers were selected for the production of nanofibrils based on morphology, cristallinity, and more efficient removal of non-cellulosic components from the fibers (diameter = 1.79 μm; length = 216.86 μm; aspect ratio = 121; crystalline index = 68.78%; and yield = 64%). For the nanocellulose films it was determined density of 1.21 g/cm³ and 1.26 g/cm³, water absorption of 60.42% and 21.42%, water solubility of 30.85% and 6.63%, and permeability to water vapor of 74.49% and 44.38% for FNC_3P and FNC_21P, respectively. Chitosan based nanocomposites produced with nanofibrils NC_21P showed better physical resistance than those produced with nanofibrils. Higher nanofibril levels in the nanocomposites substantially improved the water absorption, but not the other physical properties. It was concluded that the alkaline pretreatment of açaí mesocarp fibers must be carried out 1 X for 2 h, followed by bleaching 2x by 2 and 3 h. Nanofibrils with better quality were obtained with 21 passages in grinder. The best nanofibril level as chitosan based nanocomposites reinforcement was 20%.UFRABUFALINO, LinaBRAGA, Dayse Braga2019-04-12T22:21:19Z2019-04-12T22:21:19Z2019-02-22info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfBRAGA, Dayse Braga. Tratamentos químicos das fibras do mesocarpo de açaí para a produção de filmes de nanocelulose e nanocompósitos de quitosana. Orientador: Lina Bufalino. 62 f. 2019. Dissertação (Mestrado em Ciências Florestais) - Universidade Federal Rural da Amazônia, Belém, 2019.CDD: 634.6098115repositorio.ufra.edu.br/jspui/handle/123456789/677Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United Stateshttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRAinstname:Universidade Federal Rural da Amazônia (UFRA)instacron:UFRA2019-04-12T22:21:19Zoai:repositorio.ufra.edu.br:123456789/677Repositório Institucionalhttp://repositorio.ufra.edu.br/jspui/PUBhttp://repositorio.ufra.edu.br/oai/requestrepositorio@ufra.edu.br || riufra2018@gmail.comopendoar:2019-04-12T22:21:19Repositório Institucional da UFRA - Universidade Federal Rural da Amazônia (UFRA)false
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