Caracterização de filmes híbridos entre nanocelulose de origem vegetal e bacteriana
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Universidade Federal de Lavras
Faculdade, Instituto ou Escola
Departamento
Departamento de Ciências Florestais
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Biomateriais
Agência de fomento
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos do desesenvolvimento sustentável
Dados abertos
Resumo
Dentre as diversas aplicações, a nanotecnologia tem sido implementada para melhoria da
performance de produtos e embalagens, pois pode conferir características exclusivas até então
restritas a outros materiais, ou ainda, subsidiar o desenvolvimento de novos produtos,
proporcionando qualidade de vida e seguridade alimentar à população. Deste modo, essa tese teve
por objetivo caracterizar e avaliar a performance de filmes híbridos compostos de celulose vegetal
(CV) e celulose bacteriana (CB). Para isso, foram utilizados protocolos de obtenção de
micro/nanofibrilas de fontes vegetais (Eucalyptus, Pinus) e bacteriana. Para produção da celulose
bacteriana realizou pré-ensaios para definir as melhores dosagens de glicose e chá verde após isso,
pelo método casting produziu-se filmes híbridos em diferentes proporções complementares entre
celulose vegetal e bacteriana, sendo elas de (%): 0, 25, 50, 75 e 100. A caracterização da suspensão
foi realizada pela microscopia eletrônica de transmissão (MET) e a caracterização morfológica dos
filmes foi feita aplicando-se a microscopia eletrônica de varredura (MEV). Em complemento,
foram realizados ensaios de ângulo de contato e molhabilidade pelo método de goniômetro, as
propriedades de barreira foram obtidas por meio de ensaios de permeabilidade ao vapor de água
(TPVA), resistência à graxa, e a caracterização mecânica foi realizada por ensaios de resistência à
tração e perfuração. Os resultados evidenciaram que as morfologias das diferentes origens de
nanocelulose afetaram as propriedades físicas, mecânicas e de barreira dos filmes produzidos. A
resistência à tração, o módulo de Young e a força de punção diminuíram com o aumento do
conteúdo de CB nos filmes, enquanto a molhabilidade dos filmes aumentou. Todas as composições
dos filmes apresentaram alta resistência à impregnação de graxas. Os ângulos de contato com a
água foram maiores para filmes puros produzidos com nanocelulose vegetais. Ao contrário, a
molhabilidade foi maior para os filmes produzidos com maior teor de CB. As composições com
menores teores de CB tendem a apresentar menores valores de permeabilidade ao vapor de água
entre as composições estudadas. As propriedades mecânicas foram consideravelmente superiores
para filmes compostos por nanocelulose vegetais. Da mesma forma, os resultados da força de
punção diminuíram significativamente com percentuais mais elevados de CB. Como os filmes são
gerados a partir de matérias-primas biodegradáveis, com propriedades mecânicas peculiares, seus
usos podem ser expandidos para a substituição de outros materiais plásticos, como materiais para
embalagens à base de celulose, bolsas, papelão e aplicações de revestimento de superfície.
Abstract
Among the various applications, nanotechnology has been aimed at improving the
performance of products and packaging, as it can confer exclusive characteristics hitherto restricted
to other materials in new products, providing the population with quality of life and food safety.
Thus, this thesis aimed to characterize and evaluate the performance of hybrid films composed of
plant cellulose (PC) and bacterial cellulose (BC). This, protocols were used to supply sources of
micro/nanofibers, vegetable (Eucalyptus Pinus) and bacterial. For the production of bacterial
cellulose, pre-tests were carried out to define the best dosages and green tea after that, by the
cellulose production method, hybrid films are produced in different proportions of vegetable and
bacterial cellulose, being them (%): 0, 25, 50, 75 and 100. The characterization of the suspension
was performed by transmission electron microscopy (TEM) and the morphological
characterization of the films was applied to scanning electron microscopy (SEM). In addition,
contact angle and wettability tests were carried out by the goniometer method, barrier properties
were obtained by means of water vapor permeability (WVP) tests, grease resistance and mechanical
characterization was carried out by tests of tensile and puncture strength. The results showed that
the morphologies of the different origins of nanocellulose affected the physical, mechanical and
barrier properties of the films produced. Tensile strength, Young's modulus and punching force
decreased with increasing BC content in the films, while the wettability of the films increased. All
film compositions showed high resistance to grease impregnation. The contact angles with water
were higher for pure films produced with plant nanocellulose. On the contrary, wettability was
higher for films produced with higher BC content. Compositions with lower BC contents tend to
have lower water vapor permeability values among the compositions studied. The mechanical
properties were considerably higher for films composed of plant nanocellulose. Likewise, puncture
force results significantly decreased with higher percentages of BC. As the films are generated
from biodegradable raw materials, with peculiar mechanical properties, their uses can be expanded
to replace other plastic materials, such as cellulose-based packaging materials, bags, cardboard and
surface coating applications.
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CRUZ, T. M. Caracterização de filmes híbridos entre nanocelulose de origem vegetal e bacteriana. 2022. 75 p. Tese (Doutorado em Engenharia de Biomateriais) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2022.