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Título: Micro/nanofibrilas de celulose obtidas a partir da madeira de Erythrina poeppigiana
Título(s) alternativo(s): Cellulose micro/nanofibrils obtained from the wood of Erythrina poeppigiana
Autor : Silva, Carlos Henrique da
Lattes: https://lattes.cnpq.br/9019122342667763
Primeiro orientador: Mendes, Lourival Marin
Primeiro membro da banca: Júnior, José Benedito Guimarães
Segundo membro da banca: Arantes, Lorran de Sousa
Terceiro membro da banca: Silva, Cínthia Aparecida
Quarto membro da banca: Lorenço, Mário Sérgio
Quinto membro da banca: Lago, Rafael Carvalho do
Palavras-chave: Microfibrilas de celulose
Erythrina poeppigiana
Nanotecnologia
Tratamento alcalino
Filmes de celulose
Fibras de madeira
Fibrilação mecânica
Cellulose microfibrils
Nanotechnology
Alkaline treatment
Cellulose films
Wood fibers
Mechanical fibrillation
Data da publicação: 8-Out-2024
Referência: SILVA, Carlos Henrique da. Micro/nanofibrilas de celulose obtidas a partir da madeira de Erythrina poeppigiana. 2024. 103 f. Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia da Madeira) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2024.
Resumo: Erythrina poeppigiana é uma espécie arbórea utilizada em sistemas agroflorestais para o sombreamento das lavouras de Theobroma cacao. Novas cultivares e modelos de produção mais vantajosos, do ponto de vista econômico e ambiental, levaram ao abandono das lavouras cultivadas sob o dossel de eritrinas, resultando na oferta de grande quantidade de madeira do gênero. Considerando que a madeira de Erythrina spp. não possui as características recomendadas para as aplicações tradicionais, este trabalho propôs avaliar a viabilidade de utilização da madeira de E. poeppigiana para a produção de micro/nanofibrila de celulose (MFC/NFC). Preliminarmente, foram realizados testes para determinar a densidade básica e a resistência mecânica da madeira. Partículas da madeira de E. poeppigiana foram tratadas com hidróxido de sódio (NaOH) e fibriladas mecanicamente para obtenção das suspensões de MFC/NFC. Foram realizadas análises para determinar a composição química e física das partículas antes e após o tratamento. As partículas in natura e tratadas foram submetidas à análise morfológica para avaliar os efeitos do tratamento alcalino. Foram realizados testes para determinaroteor de sólidos, viscosidade, turbidez e estabilidade das suspensões, além da análise das imagens obtidas pela microscopia eletrônica de varredura de ultra resolução (MEV/UHR). Com as suspensões foram produzidos filmes pelo método casting, que foram avaliados quanto às suas propriedades físicas,ópticas, de barreirae mecânicas.Para comparação dos resultados foram realizados testes em amostras de filmes de MFC/NFC de polpa celulósica não branqueada deEucalyptus sp. A madeira de E. poeppigiana apresentou densidade básica de 0,299 g/cm3, sendo classificada como de baixa densidade. Com relação às propriedades mecânicas da madeira, resistência (MOR) e rigidez (MOE),a média nos testes de flexão estática foi de 43,11 MPa e 4,96 GPa, respectivamente. A análise da composição química comprovou a eficácia do tratamento utilizado ao evidenciar a redução no percentual das cinzas e lignina. Esta eficácia também foi observada nas imagens obtidas pelo microscópio eletrônico de varredura (MEV), que evidenciou o inchamento das fibras devido à modificação sofrida na superfície das mesmas. As imagens de MEV-UHR das suspensões de E. poeppigiana comprovaram a formação de MFC/NFC, com predominância na escala micrométrica (60,22%), mas com presença significativa também na escala nanométrica (39,88%). As suspensões de E. poeppigiana apresentaram teores de sólidos de 1,33%, viscosidade de707,00 cP e turbidez de 140,6 NTU.Os filmes apresentaram valores médios de espessura, gramatura, densidade aparente, e porosidade de 37,4µm, 26,06 g/m2, 0,69 g/m3, e 54,92%, respectivamente.Encontrou-se elevada resistência ao óleo para a solução kit 12,com taxa de transmissão ao vapor de água de 868,23 g/m2.dia epermeabilidade ao vapor de água de 5,71 g.mm/dia.m2.kPa. A solubilidade em água foi de 6,74% e o ângulo de contato e molhabilidade obtiveram valores médios de 71,59o e 0,29o/s, respectivamente.As amostras dos filmes submetidas ao teste de resistência à tração obtiveram valores médios de 29,44 MPa e Módulo Young de 3,28GPa. A resistência à punctura foi de 3,19 N mm- 1. Os resultados demonstram que, apesar da baixa densidade e resistência mecânica, a madeira de E. poeppigiana pode ser uma alternativa viável para a obtenção de MFC/NFC.
Abstract: Erythrina poeppigiana is a tree species used in agroforestry systems for the shade of Theobroma cacao crops. New cultivars and more advantageous production models, from an economic and environmental point of view, led to the abandonment of crops cultivated under the erythrin canopy, resulting in the supply of a large amount of Wood of the genus. Considering that Erythrina spp. wood does not have the characteristics recommended for traditional applications, this work proposed to evaluate the feasibility of using E. poeppigiana wood for the production of cellulose micro/nanofibril (CMF/CNF). Preliminarily, tests were carried out to determine the basic density and mechanical strength of the wood. Particles of E. poeppigiana wood were treated with sodium hydroxide (NaOH) and mechanically fibrillated to obtain CMF/CNF suspensions. Analyses were carried out to determine the chemical and physical composition of the particles before and after treatment. The natural and treated particles were submitted to morphological analysis to evaluate the effects of the alkaline treatment. Tests were performed to determine the solids content, viscosity, turbidity and stability of the suspensions, in addition to the analysis of the images obtained by ultra- high resolution scanning electron microscopy (MEV/UHR). With the suspensions, films were produced by the casting method, which were evaluated for their physical, optical, barrier and mechanical properties. To compare the results, tests were performed on samples of CMF/CNF films of unbleached cellulosic pulp of Eucalyptus sp. The Wood of E. poeppigiana presented a basic density of 0.299 g/cm 3 , being classified as low density. Regarding the mechanical properties of the wood, strength (MOR) and stiffness (MOE), the average in the static flexural tests was 43.11 MPa and 4.96 GPa, respectively. The analysis of the chemical composition proved the efficacy of the treatment used by showing the reduction in the percentage of ash and lignin. This efficacy was also observed in the images obtained by the scanning electron microscope (MEV), which showed the swelling of the fibers due to the modification suffered on their surface. The MEV-UHR images of E. poeppigiana suspensions proved the formation of CMF/CNF, with a predominance on the micrometric scale (60.22%), but also with a significant presence on the nanometric scale (39.88%). The suspensions of E. poeppigiana showed solids contents of 1.33%, viscosity of 707.00 cP and turbidity of 140.6 NTU. The films presented average values of thickness, grammage, bulk density, and porosity of 37.4 μm, 26.06 g/m 2 , 0.69 g/m 3 , and 54.92%, respectively. High oil resistance was found for kit 12 solution, with a water vapor transmission rate of 868.23 g/m 2 .day and water vapor permeability of 5.71 g.mm/dia.m 2 .kPa. The solubility in water was 6.74% and the contact angle and wettability obtained mean values of 71.59 o and 0.29 o /s, respectively. The film samples submitted to the tensile strength test obtained average values of 29.44 MPa and Young's Modulus of 3.28 GPa. The puncture resistance was 3.19 N mm - 1 . The results demonstrate that, despite the low density and mechanical strength, E. poeppigiana wood can be a viable alternative for the production of CMF/CNF.
URI: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/59552
Publicador: Universidade Federal de Lavras
Idioma: por
Aparece nas coleções:DAE - Administração - Mestrado (Dissertações)



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