Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/34629
metadata.teses.dc.title: Auxiliated cellulase pretreatment for optimization of cellulose nanofibrils obtention
metadata.teses.dc.title.alternative: Pré-tratamento auxiliado por celulase para otimização da obtenção de nanofibrilas de celulose
metadata.teses.dc.creator: Santos, Allan de Amorim dos
metadata.teses.dc.creator.Lattes: http://lattes.cnpq.br/0557556258213011
metadata.teses.dc.contributor.advisor1: Tonoli, Gustavo Henrique Denzin
metadata.teses.dc.contributor.advisor-co1: Ferreira, Maria Alves
metadata.teses.dc.contributor.referee1: Tonoli, Gustavo Henrique Denzin
metadata.teses.dc.contributor.referee2: Freire, Rodrigo Teixeira Santos
metadata.teses.dc.contributor.referee3: Bianchi, Maria Lúcia
metadata.teses.dc.subject: Nanotecnologia florestal
Hidrólise enzimática
Nanofibras
Nanocelulose
Fibras lignocelulósicas
Forest nanotechnology
Enzymatic hydrolysis
Nanofibrils
Nanocellulose
Lignocellulosic fibers
metadata.teses.dc.date.issued: 5-Jun-2019
metadata.teses.dc.description.sponsorship: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
metadata.teses.dc.identifier.citation: SANTOS, A. de A. dos. Auxiliated cellulase pretreatment for optimization of cellulose nanofibrils obtention. 2019. 105 p. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia da Madeira) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2019.
metadata.teses.dc.description.resumo: Materiais em escala nanométrica têm ganhado destaque no meio científico e tecnológico por possuírem suas propriedades físicas e químicas potencializadas. Entre estes, têm-se as celuloses nanoestruturadas, como as nanofibrilas e os nanocristais, que possuem um potencial de redução de impactos ambientais por serem de fonte renovável e substituir materiais poliméricos derivados do petróleo. Entretanto, a obtenção de nanofibrilas de celulose pelo processo mecânico consome muita energia elétrica. A ação de enzimas celulases pode facilitar a desfibrilação de polpas devido à clivagem que provocam na cadeia celulósica, reduzindo assim o consumo energético. Portanto, objetivou-se estudar o efeito de pré-tratamento enzimático para facilitar a obtenção de nanofibrilas a partir de polpas comerciais branqueadas e não branqueadas de Eucalyptus sp. e Pinus sp. a baixo consumo energético. Para realização da hidrólise enzimática foram utilizados complexos celulolíticos com atividade de endoglucanase (enzima A e enzima B), com concentração de 3% de polpa em suspensão, 50°C e 2 h de tempo de reação. Nanofibrilas de celulose foram obtidas pelo processo mecânico utilizando moinho desfibrilador, com 5 passagens e concentração de 2%, avaliando o consumo energético de cada tratamento. Foi analisada a morfologia das nanofibrilas de celulose por imagens obtidas de microscópio de luz (LM) e microscópio eletrônico de transmissão (TEM). Foram analisadas a turbidez, estabilidade em água e potencial zeta das nanofibrilas de celulose, bem como a confecção de filmes nanoestruturados, a fim de obter valores de resistência mecânica das nanofibrilas de celulose. O pré-tratamento enzimático diminuiu o consumo energético de polpas branqueadas em 58%, ao passo que para polpas não branqueadas a diminuição alcançou 55%. Mesmo com aplicação de celulase, encontrou-se dificultada de na desfibrilação da polpa quimiotermomecânica (CTMP). As suspensões de nanofibrilas apresentaram maior estabilidade em água com a aplicação do pré-tratamento enzimático, assim como houve um aumento na resistência mecânica dos filmes formados. A enzima A mostrou melhor desempenho para polpas branqueadas; além de diminuir o consumo em 58%, gerou nanofibrilas com diâmetro mediano de 24 variando entre 12 nm e 79 nm. A enzima B mostrou resultados mais significativos para polpa não branqueada, em que gerou diâmetro mediano de nanofibrilas de 22 variando entre 13 nm e 66 nm, e completa estabilidade da suspensão em água no ciclo de formação de gel pelo desfibrilador. Diante do exposto, espera-se melhorar a obtenção e qualidade de produtos celulósicos nanoestruturados para aplicação em vários produtos no mercado.
metadata.teses.dc.description.abstract: Materials at nanometric scale have gained prominence in the scientific and technological environment because they have their physical and chemical properties enhanced. Among these are nanostructured celluloses, such as nanofibrils and nanocrystals, which have the potential to reduce environmental impacts because they are formed from a renewable source and due to the possibility to replace polymeric materials derived from petroleum. However, the production of cellulose nanofibrils by the mechanical process consumes a lot of electrical energy. The action of cellulase enzymes may facilitate the defibrillation of pulps due to the cleavage they cause in the cellulosic chain, thus reducing energy consumption. The aim of this work was to study the effect of enzymatic pretreatment to facilitate the production of nanofibrils from bleached and unbleached commercial pulps of Eucalyptus sp. and Pinus sp. at low energy consumption. In order to carry out the enzymatic hydrolysis, cellulolytic complexes with endoglucanase activity were used (enzyme A and enzyme B), with a concentration of 3% pulp in suspension, 50 ° C and 2 h of reaction time. Cellulose nanofibrils were obtained by mechanical process using a defibrillator mill, with 5 cycles and 2% concentration, evaluating the energy consumption of each pretreatment. The morphology of cellulose nanofibrils was analyzed by light microscopy (LM) and transmission electron microscopy (TEM). It was analyzed the turbidity, stability in water and zeta potential of cellulose nanofibrils suspensions as well as the preparation of nanostructured films in order to obtain mechanical resistance values of cellulose nanofibrils. Enzymatic pretreatment decreased the energetic consumption of bleached pulps by 58%, whereas for unbleached pulps the decrease was 55%. Even with cellulase application, difficulty in defibrillation of chemithermomechanical pulp (CTMP) was observed. The suspensions of nanofibrils presented greater stability in water with the application of the enzymatic pretreatment, as well as there was an increase in the mechanical resistance of the films formed. Enzyme A showed better performance for bleached pulps, in addition to reducing consumption by 58%, generated nanofibrils with a median diameter of 24 with range between 12 nm and 79 nm. The enzyme B showed more significant results for unbleached pulp, in which it generated median nanofibrils diameter of 22 with range between 13 nm and 66 nm , and complete stability of the suspension in water in the gel formation cycle by the defibrillator. In view of the foregoing, it is expected to improve the procurement and quality of nanostructured cellulosic products for application in various products on the market.
metadata.teses.dc.description: Arquivo retido, a pedido do(a) autor(a), até junho de 2020.
metadata.teses.dc.identifier.uri: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/34629
metadata.teses.dc.publisher: Universidade Federal de Lavras
metadata.teses.dc.language: por
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