dissertação
Obtenção e caracterização de nanopartículas de lignina kraft e incorporação em aerogéis de nanofibrilas de celulose
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Universidade Federal de Lavras
Faculdade, Instituto ou Escola
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Departamento de Química
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-graduação em Agroquímica
Agência de fomento
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
A lignina é uma macromolécula localizada na parede secundária das plantas e é fonte
natural de compostos aromáticos. É obtida em grande quantidade como coproduto da indústria
de papel e celulose, durante o cozimento da madeira para obtenção da polpa. No Brasil, a
maioria da lignina obtida é chamada de lignina Kraft, devido ao processo de polpação utilizado.
A lignina apresenta propriedades antimicrobianas e antioxidantes, pode agir como protetor UV
e ser utilizada na preparação de diversos tipos de materiais e insumos. Apesar de todas essas
possiblidades, milhões de toneladas de lignina ainda são queimadas para geração de energia nas
fábricas de polpa e papel. Estudos mostram que algumas das propriedades da lignina podem ser
aprimoradas ou potencializadas se esse material for nanoparticulado. Assim, o uso de
nanopartículas de lignina, ao invés do material comum, traria inúmeras vantagens como
aumento da área superficial, melhora do caráter anfifílico, melhor dispersão em água e maior
atividade antioxidante. Algumas metodologias estão sendo estudadas com a finalidade de
produzir nanopartículas de lignina de maneira menos agressiva ao meio ambiente. Nesse
contexto essa dissertação teve como objetivo desenvolver uma metodologia ambientalmente
amigável para obtenção de nanopartículas de lignina Kraft e incorporação destas em aerogéis
de nanofibrilas de celulose. Na primeira parte deste trabalho foi realizada uma revisão
bibliográfica sobre lignina, lignina nanoparticulada e aplicação em compósitos. A segunda parte
apresenta um artigo proposto para publicação. As nanopartículas foram obtidas com a utilização
de um sonicador. A metodologia utilizada foi efetiva na obtenção de nanopartículas esféricas,
de diâmetro médio de 190 nm, com distribuição regular de tamanho e sem alteração na estrutura
química da lignina. A suspensão de nanopartículas se manteve estável por até quatro meses. Os
aerogéis preparados com 6% de nanopartículas de lignina e nanofibrilas de celulose
apresentaram baixa densidade, alta porosidade e melhora nas propriedades mecânicas e
estabilidade térmica quando comparado ao material sem nanopartículas de lignina na sua
composição.
Abstract
Lignin is a macromolecule located on the secondary wall of plants and is a natural source
of aromatic compounds. It is obtained in large quantities as a co-product of the paper and
cellulose industry, during the cooking of the wood to obtain the pulp. In Brazil, industrial Kraft
lignin is obtained in large quantities from the Kraft pulping process. The advantages of lignin
are related to its antimicrobial and antioxidant properties, UV protection capacity and as raw
material in the preparation of various types of materials and inputs. Despite all these
possibilities, millions of tons of lignin are still burned for power generation in the pulp and
paper mills. Studies show that some of the properties of lignin can be improved or enhanced if
this material is nanoparticulate. Thus, the use of lignin nanoparticles instead of the common
material would bring numerous advantages such as increased surface area, improved
amphiphilic character, better dispersion in water and greater antioxidant activity. Some
methodologies have been studied in order to produce lignin nanoparticles in order to cause less
environmental impacts. In this context, this study aimed to develop an environmentally friendly
methodology for obtaining Kraft lignin nanoparticles and incorporating them into cellulose
nanofibril aerogels. In the first part of this work, a literature review about lignin, nanoparticulate
lignin and application in composites was carried out. The second part presents an article
proposed for publication. The nanoparticles were obtained using a sonicator. The methodology
used in the study was effective in obtaining spherical nanoparticles, with an average diameter
of 190 nm, presenting regular size distribution and without altering the chemical structure of
lignin. The nanoparticle suspension remained stable for up to four months. Aerogels prepared
with 6% lignin nanoparticles and cellulose nanofibrils showed low density, high porosity and
improved mechanical properties and thermal stability when compared with material without
lignin nanoparticles in their composition.
Descrição
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
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DOI
Citação
ALMEIDA, C. das G. Obtenção e caracterização de nanopartículas de lignina kraft e incorporação em aerogéis de nanofibrilas de celulose. 2020. 53 p. Dissertação (Mestrado em Agroquímica)–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2020.