Uso de nanopartículas de lignina do sabugo de milho como estabilizante de emulsão Pickering do tipo óleo/água

• Autor(a) principal: Lopes, Arielle Joice Fonseca
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/57156
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA; Lignina; Nanopartículas; Nanoemulsão pickering

A biomassa vegetal possui três principais componentes estruturais: celulose, hemicelulose e lignina. Produtos à base de celulose são amplamente consumidos pela população, desde embalagens, até aparatos para armazenamento de energia, enquanto a hemicelulose é utilizada na obtenção de solventes industriais, como o furfural. A lignina tem sido aplicada para obtenção de calor e eletricidade em usinas de papel e celulose. Contudo, é estimado que a energia advinda de 15%-30% da lignina Kraft, a principal lignina técnica, é suficiente para manter o funcionamento das plantas industriais de papel e celulose, de modo que há excedente do biopolímero. Assim, o aprimoramento da lignina e o desenvolvimento de novas aplicações têm se mostrado como um campo de pesquisas em expansão. Nesse contexto, o presente trabalho visa agregar valor à lignina, particularmente na função de estabilizante. O estudo investiga o desempenho de nanopartículas de lignina como estabilizantes de emulsões Pickering do tipo óleo-água e formação de microcápsulas de policaprolactona. Para tanto, foi utilizada a lignina do sabugo de milho, obtida via extração alcalina. Para melhorar as propriedades emulsificantes do composto, foram realizadas reações químicas de oxidação e acetilação, além da adição de surfactante dodecil sulfato de sódio (SDS), de forma a obter quatro tipos diferentes de lignina. Além disso, as emulsões Pickering foram preparadas com diferentes concentrações de nanopartículas de lignina e utilizando diferentes líquidos hidrofóbicos: óleo de milho, tolueno e n-octanol, de forma a avaliar tanto o desempenho da lignina, como a estabilidade dos diferentes sistemas. As emulsões com maior concentração de lignina demonstraram ser mais estáveis, motivo pelo qual foram usadas na constituição das microcápsulas de PCL. Inicialmente, foram realizados ensaios para caracterizar as ligninas, tais como seu perfil UV, espectros FTIR e Termogravimetria. Os resultados desses ensaios, apoiados na literatura, indicam a ocorrência das modificações químicas esperadas, observadas por alterações no perfil das ligninas oxidada, acetilada e com SDS, em comparação com a lignina não modificada. Em seguida, para avaliar o desempenho das nanopartículas de ligninas, mediu-se o potencial zeta e a polidispersividade das ligninas oxidadas, acetiladas e com adição de SDS, bem como o tamanho das partículas após a modificação. Os resultados demonstram que as ligninas modificadas, em geral, possuem um potencial zeta maior em módulo do que a não modificada, já que esta apresentou um potencial de 0.18 e as demais de -2.13, -20.44 e 0.9. Um aumento semelhante foi observado na polidispersividade, que apresentara valores de 38.3 % na lignina não modificada, de 41.1% na acetilada, de 94.65% na lignina com SDS e de 30.3% na oxidada, que foi uma exceção à tendência de aumento e apresentou valores em comparação a lignina não modificada. Quanto ao tamanho, houve aumento no tamanho das ligninas modificadas, o que não era esperado e pode ter derivado de uma aglomeração das partículas. Após a análise das emulsões Pickering, os resultados mostram que, em geral, quanto maior a concentração de lignina, maior o índice de emulsificação e menor o diâmetro das gotículas das emulsões, o que converge para uma alta eficiência do biopolímero na estabilização dos sistemas. Além disso, quanto aos sistemas, o tolueno teve melhor desempenho nos índices de emulsificação, seguido pelo óleo de milho e pelo n-octanol. Comparando os tipos de ligninas, verificou-se que as acetilada e com surfactante obtiveram índices de emulsificação superiores e diâmetros consideravelmente menores das partículas em comparação com as ligninas oxidada e não modificada, cujos diâmetros alcançaram o dobro do diâmetro da lignina acetilada e com SDS, nas mesmas condições. Em relação às microcápsulas de PCL, apenas com a lignina acetilada de 1 g/L houve precipitação. A somatória dos resultados convergem para a conclusão de que a lignina tem propriedades tais que favorecem sua utilização como surfactante e, em especial, possibilitam a formação de microcápsulas biodegradáveis. Por fim, deixa-se aberto um campo de possibilidades para futuros trabalhos capazes de desenvolver usos e aplicações de microcápsulas formadas a partir da lignina.