Pré-tratamento da biomassa do coco usando líquidos iônicos próticos para produção de nanocelulose e posterior aplicação como estabilizante de emulsões

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Ferreira, Priscilla Fernanda de Oliveira
Orientador(a): Aguiar, Rílvia Saraiva de Santiago
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/59857
Resumo: Lignocellulosic materials are promising sources of energy and biomaterials. In this context, the biomass from the mesocarp of coconut, which would naturally be a food residue, can be used to produce nanocellulose. For that, this work proposed approaches for pre-treatment of coconut biomass using protic ionic liquids (PIL's), solvents that have specific characteristics and less impact from the environmental point of view, followed by acid hydrolysis, to obtain nanocellulose suspensions. Thus, three PIL's 2-hydroxy-ethylammonium acetate (2-HEAA), N-methyl-2-hydroxy-ethylammonium acetate (M-2HEAA) and 2-hydroxy-diethylammonium acetate (HDEAA)) were produced in the laboratory and characterized by physicochemical properties, Fourier Transform Infrared Analysis (FTIR) and Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy (NMR). Two pretreatment methodologies were adopted: Methodology A - biomass treatment with PIL's in a reactor in a proportion of 10% (m/m) at 130ºC, 350 rpm, 6h, followed by treatment with 2% sodium hydroxide (80ºC, 2h); Methodology B – the order of methodology A was inverted and the temperature adopted was 150ºC. After that, the biomasses were characterized by chemical composition, FTIR, Scanning Electron Microscopy (SEM) and Thermogravimetric Analysis (TGA). Afterwards, the biomasses treated in the mentioned methodologies were submitted to acid hydrolysis, using sulfuric acid 64% (m/m) in the proportion of 1:10 (g/ml) at 45 ºC, for 3 hours. At the end of hydrolysis, the nanocellulose was neutralized and characterized by zeta potential, particle size and contact angle. The results showed that the ionic liquid 2-HEAA was the most efficient in removing lignin and hemicellulose fractions, which was confirmed by chemical characterization and SEM. When using Methodology B, there was a 17.4% delignification, a 14% reduction in hemicelluloses and a 50.8% gain in cellulose. Furthermore, acid hydrolysis provided a stable nanocellulose suspension (zeta potential of -34.6 mV) with particles in the nanometer scale and more thermally resistant. Finally, the nanocellulose suspension obtained by this methodology was tested as a stabilizer for oil-in-water emulsions, showing satisfactory results using a concentration of 0.50%, which generated a stable emulsion for 14 days (-47.5 mV of zeta potential and average diameter of 6.23 µm).
id UFC-7_cb06ef50dec22fac7f8982261710165a
oai_identifier_str oai:repositorio.ufc.br:riufc/59857
network_acronym_str UFC-7
network_name_str Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
repository_id_str
spelling Ferreira, Priscilla Fernanda de OliveiraRosa, Morsyleide de FreitasAguiar, Rílvia Saraiva de Santiago2021-08-05T18:08:07Z2021-08-05T18:08:07Z2021FERREIRA, Priscilla Fernanda de Oliveira. Pré-tratamento da biomassa do coco usando líquidos iônicos próticos para produção de nanocelulose e posterior aplicação como estabilizante de emulsões. 2021. 91f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, Fortaleza, 2021.http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/59857Lignocellulosic materials are promising sources of energy and biomaterials. In this context, the biomass from the mesocarp of coconut, which would naturally be a food residue, can be used to produce nanocellulose. For that, this work proposed approaches for pre-treatment of coconut biomass using protic ionic liquids (PIL's), solvents that have specific characteristics and less impact from the environmental point of view, followed by acid hydrolysis, to obtain nanocellulose suspensions. Thus, three PIL's 2-hydroxy-ethylammonium acetate (2-HEAA), N-methyl-2-hydroxy-ethylammonium acetate (M-2HEAA) and 2-hydroxy-diethylammonium acetate (HDEAA)) were produced in the laboratory and characterized by physicochemical properties, Fourier Transform Infrared Analysis (FTIR) and Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy (NMR). Two pretreatment methodologies were adopted: Methodology A - biomass treatment with PIL's in a reactor in a proportion of 10% (m/m) at 130ºC, 350 rpm, 6h, followed by treatment with 2% sodium hydroxide (80ºC, 2h); Methodology B – the order of methodology A was inverted and the temperature adopted was 150ºC. After that, the biomasses were characterized by chemical composition, FTIR, Scanning Electron Microscopy (SEM) and Thermogravimetric Analysis (TGA). Afterwards, the biomasses treated in the mentioned methodologies were submitted to acid hydrolysis, using sulfuric acid 64% (m/m) in the proportion of 1:10 (g/ml) at 45 ºC, for 3 hours. At the end of hydrolysis, the nanocellulose was neutralized and characterized by zeta potential, particle size and contact angle. The results showed that the ionic liquid 2-HEAA was the most efficient in removing lignin and hemicellulose fractions, which was confirmed by chemical characterization and SEM. When using Methodology B, there was a 17.4% delignification, a 14% reduction in hemicelluloses and a 50.8% gain in cellulose. Furthermore, acid hydrolysis provided a stable nanocellulose suspension (zeta potential of -34.6 mV) with particles in the nanometer scale and more thermally resistant. Finally, the nanocellulose suspension obtained by this methodology was tested as a stabilizer for oil-in-water emulsions, showing satisfactory results using a concentration of 0.50%, which generated a stable emulsion for 14 days (-47.5 mV of zeta potential and average diameter of 6.23 µm).Materiais lignocelulósicos são promissoras fontes de energia e de biomateriais. Nesse contexto, a biomassa proveniente do mesocarpo do coco verde, que naturalmente seria um resíduo alimentar, pode ser usada para produzir nanocelulose. Para isso, este trabalho propôs abordagens de pré-tratamento da biomassa de coco usando líquidos iônicos próticos (LIP’s), solventes que possuem características específicas e de menor impacto do ponto de vista ambiental, seguido de hidrólise ácida, para se obter suspensões de nanocelulose. Assim, três LIP’s acetato de 2-hidroxi-etilamônio (2-HEAA), acetato de N-metil-2-hidroxi-etilamônio (M-2HEAA) e acetato de 2-hidroxi-dietilamônio (HDEAA)) foram produzidos em laboratório e devidamente caracterizados por meio de propriedades físico-químicas, Espectroscopia de Absorção na Região do Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) e Ressonância Magnética Nuclear (RMN). Foram adotadas duas metodologias de pré-tratamento: Metodologia A – tratamento da biomassa com os LIP’s em reator numa proporção de 10% (m/m) a 130ºC, 350 rpm, 6h, seguido de tratamento com hidróxido de sódio 2% (80ºC, 2h); Metodologia B – inverteu-se a ordem da metodologia A e a temperatura adotada foi de 150ºC. Após isso, as biomassas foram caracterizadas via composição química, FTIR, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Análise Termogravimétrica (TGA). Em seguida, as biomassas tratadas nas metodologias mencionadas foram submetidas à hidrólise ácida, usando-se ácido sulfúrico 64% (m/m) na proporção de 1:10 (g/ml) a 45 ºC, por 3 horas. Ao final da hidrólise, a nanocelulose foi neutralizada e caracterizada por meio de potencial zeta, tamanho de partícula e ângulo de contato. Os resultados mostraram que o líquido iônico 2-HEAA foi o mais eficiente em remover frações de lignina e hemicelulose, o que foi comprovado por caracterização química e MEV. Ao se usar a Metodologia B, houve uma deslignificação de 17,4%, redução de 14% de hemiceluloses e ganho de 50,8% de celulose. Além disso, a hidrólise ácida forneceu uma suspensão de nanocelulose estável (potencial zeta de -34,6 mV) com partículas na escala nanométrica e mais resistentes termicamente. Por fim, a suspensão de nanocelulose obtida por essa metodologia foi testada como estabilizante de emulsões óleo em água, demonstrando resultados satisfatórios ao se usar uma concentração de 0,50%, a qual gerou uma emulsão estável por 14 dias (-47,5 mV de potencial zeta e diâmetro médio de 6,23µm).BiomassaLíquido iônico próticoNanocelulosePré-tratamento da biomassa do coco usando líquidos iônicos próticos para produção de nanocelulose e posterior aplicação como estabilizante de emulsõesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFCinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINAL2021_dis_pfoferreira.pdf2021_dis_pfoferreira.pdfapplication/pdf2605914http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/59857/1/2021_dis_pfoferreira.pdfcf0a76c38782609661267d15beb0a0a4MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/59857/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52riufc/598572022-11-23 15:12:25.139oai:repositorio.ufc.br:riufc/59857Tk9URTogUExBQ0UgWU9VUiBPV04gTElDRU5TRSBIRVJFClRoaXMgc2FtcGxlIGxpY2Vuc2UgaXMgcHJvdmlkZWQgZm9yIGluZm9ybWF0aW9uYWwgcHVycG9zZXMgb25seS4KCk5PTi1FWENMVVNJVkUgRElTVFJJQlVUSU9OIExJQ0VOU0UKCkJ5IHNpZ25pbmcgYW5kIHN1Ym1pdHRpbmcgdGhpcyBsaWNlbnNlLCB5b3UgKHRoZSBhdXRob3Iocykgb3IgY29weXJpZ2h0Cm93bmVyKSBncmFudHMgdG8gRFNwYWNlIFVuaXZlcnNpdHkgKERTVSkgdGhlIG5vbi1leGNsdXNpdmUgcmlnaHQgdG8gcmVwcm9kdWNlLAp0cmFuc2xhdGUgKGFzIGRlZmluZWQgYmVsb3cpLCBhbmQvb3IgZGlzdHJpYnV0ZSB5b3VyIHN1Ym1pc3Npb24gKGluY2x1ZGluZwp0aGUgYWJzdHJhY3QpIHdvcmxkd2lkZSBpbiBwcmludCBhbmQgZWxlY3Ryb25pYyBmb3JtYXQgYW5kIGluIGFueSBtZWRpdW0sCmluY2x1ZGluZyBidXQgbm90IGxpbWl0ZWQgdG8gYXVkaW8gb3IgdmlkZW8uCgpZb3UgYWdyZWUgdGhhdCBEU1UgbWF5LCB3aXRob3V0IGNoYW5naW5nIHRoZSBjb250ZW50LCB0cmFuc2xhdGUgdGhlCnN1Ym1pc3Npb24gdG8gYW55IG1lZGl1bSBvciBmb3JtYXQgZm9yIHRoZSBwdXJwb3NlIG9mIHByZXNlcnZhdGlvbi4KCllvdSBhbHNvIGFncmVlIHRoYXQgRFNVIG1heSBrZWVwIG1vcmUgdGhhbiBvbmUgY29weSBvZiB0aGlzIHN1Ym1pc3Npb24gZm9yCnB1cnBvc2VzIG9mIHNlY3VyaXR5LCBiYWNrLXVwIGFuZCBwcmVzZXJ2YXRpb24uCgpZb3UgcmVwcmVzZW50IHRoYXQgdGhlIHN1Ym1pc3Npb24gaXMgeW91ciBvcmlnaW5hbCB3b3JrLCBhbmQgdGhhdCB5b3UgaGF2ZQp0aGUgcmlnaHQgdG8gZ3JhbnQgdGhlIHJpZ2h0cyBjb250YWluZWQgaW4gdGhpcyBsaWNlbnNlLiBZb3UgYWxzbyByZXByZXNlbnQKdGhhdCB5b3VyIHN1Ym1pc3Npb24gZG9lcyBub3QsIHRvIHRoZSBiZXN0IG9mIHlvdXIga25vd2xlZGdlLCBpbmZyaW5nZSB1cG9uCmFueW9uZSdzIGNvcHlyaWdodC4KCklmIHRoZSBzdWJtaXNzaW9uIGNvbnRhaW5zIG1hdGVyaWFsIGZvciB3aGljaCB5b3UgZG8gbm90IGhvbGQgY29weXJpZ2h0LAp5b3UgcmVwcmVzZW50IHRoYXQgeW91IGhhdmUgb2J0YWluZWQgdGhlIHVucmVzdHJpY3RlZCBwZXJtaXNzaW9uIG9mIHRoZQpjb3B5cmlnaHQgb3duZXIgdG8gZ3JhbnQgRFNVIHRoZSByaWdodHMgcmVxdWlyZWQgYnkgdGhpcyBsaWNlbnNlLCBhbmQgdGhhdApzdWNoIHRoaXJkLXBhcnR5IG93bmVkIG1hdGVyaWFsIGlzIGNsZWFybHkgaWRlbnRpZmllZCBhbmQgYWNrbm93bGVkZ2VkCndpdGhpbiB0aGUgdGV4dCBvciBjb250ZW50IG9mIHRoZSBzdWJtaXNzaW9uLgoKSUYgVEhFIFNVQk1JU1NJT04gSVMgQkFTRUQgVVBPTiBXT1JLIFRIQVQgSEFTIEJFRU4gU1BPTlNPUkVEIE9SIFNVUFBPUlRFRApCWSBBTiBBR0VOQ1kgT1IgT1JHQU5JWkFUSU9OIE9USEVSIFRIQU4gRFNVLCBZT1UgUkVQUkVTRU5UIFRIQVQgWU9VIEhBVkUKRlVMRklMTEVEIEFOWSBSSUdIVCBPRiBSRVZJRVcgT1IgT1RIRVIgT0JMSUdBVElPTlMgUkVRVUlSRUQgQlkgU1VDSApDT05UUkFDVCBPUiBBR1JFRU1FTlQuCgpEU1Ugd2lsbCBjbGVhcmx5IGlkZW50aWZ5IHlvdXIgbmFtZShzKSBhcyB0aGUgYXV0aG9yKHMpIG9yIG93bmVyKHMpIG9mIHRoZQpzdWJtaXNzaW9uLCBhbmQgd2lsbCBub3QgbWFrZSBhbnkgYWx0ZXJhdGlvbiwgb3RoZXIgdGhhbiBhcyBhbGxvd2VkIGJ5IHRoaXMKbGljZW5zZSwgdG8geW91ciBzdWJtaXNzaW9uLgo=Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2022-11-23T18:12:25Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false
dc.title.pt_BR.fl_str_mv Pré-tratamento da biomassa do coco usando líquidos iônicos próticos para produção de nanocelulose e posterior aplicação como estabilizante de emulsões
title Pré-tratamento da biomassa do coco usando líquidos iônicos próticos para produção de nanocelulose e posterior aplicação como estabilizante de emulsões
spellingShingle Pré-tratamento da biomassa do coco usando líquidos iônicos próticos para produção de nanocelulose e posterior aplicação como estabilizante de emulsões
Ferreira, Priscilla Fernanda de Oliveira
Biomassa
Líquido iônico prótico
Nanocelulose
title_short Pré-tratamento da biomassa do coco usando líquidos iônicos próticos para produção de nanocelulose e posterior aplicação como estabilizante de emulsões
title_full Pré-tratamento da biomassa do coco usando líquidos iônicos próticos para produção de nanocelulose e posterior aplicação como estabilizante de emulsões
title_fullStr Pré-tratamento da biomassa do coco usando líquidos iônicos próticos para produção de nanocelulose e posterior aplicação como estabilizante de emulsões
title_full_unstemmed Pré-tratamento da biomassa do coco usando líquidos iônicos próticos para produção de nanocelulose e posterior aplicação como estabilizante de emulsões
title_sort Pré-tratamento da biomassa do coco usando líquidos iônicos próticos para produção de nanocelulose e posterior aplicação como estabilizante de emulsões
author Ferreira, Priscilla Fernanda de Oliveira
author_facet Ferreira, Priscilla Fernanda de Oliveira
author_role author
dc.contributor.co-advisor.none.fl_str_mv Rosa, Morsyleide de Freitas
dc.contributor.author.fl_str_mv Ferreira, Priscilla Fernanda de Oliveira
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Aguiar, Rílvia Saraiva de Santiago
contributor_str_mv Aguiar, Rílvia Saraiva de Santiago
dc.subject.por.fl_str_mv Biomassa
Líquido iônico prótico
Nanocelulose
topic Biomassa
Líquido iônico prótico
Nanocelulose
description Lignocellulosic materials are promising sources of energy and biomaterials. In this context, the biomass from the mesocarp of coconut, which would naturally be a food residue, can be used to produce nanocellulose. For that, this work proposed approaches for pre-treatment of coconut biomass using protic ionic liquids (PIL's), solvents that have specific characteristics and less impact from the environmental point of view, followed by acid hydrolysis, to obtain nanocellulose suspensions. Thus, three PIL's 2-hydroxy-ethylammonium acetate (2-HEAA), N-methyl-2-hydroxy-ethylammonium acetate (M-2HEAA) and 2-hydroxy-diethylammonium acetate (HDEAA)) were produced in the laboratory and characterized by physicochemical properties, Fourier Transform Infrared Analysis (FTIR) and Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy (NMR). Two pretreatment methodologies were adopted: Methodology A - biomass treatment with PIL's in a reactor in a proportion of 10% (m/m) at 130ºC, 350 rpm, 6h, followed by treatment with 2% sodium hydroxide (80ºC, 2h); Methodology B – the order of methodology A was inverted and the temperature adopted was 150ºC. After that, the biomasses were characterized by chemical composition, FTIR, Scanning Electron Microscopy (SEM) and Thermogravimetric Analysis (TGA). Afterwards, the biomasses treated in the mentioned methodologies were submitted to acid hydrolysis, using sulfuric acid 64% (m/m) in the proportion of 1:10 (g/ml) at 45 ºC, for 3 hours. At the end of hydrolysis, the nanocellulose was neutralized and characterized by zeta potential, particle size and contact angle. The results showed that the ionic liquid 2-HEAA was the most efficient in removing lignin and hemicellulose fractions, which was confirmed by chemical characterization and SEM. When using Methodology B, there was a 17.4% delignification, a 14% reduction in hemicelluloses and a 50.8% gain in cellulose. Furthermore, acid hydrolysis provided a stable nanocellulose suspension (zeta potential of -34.6 mV) with particles in the nanometer scale and more thermally resistant. Finally, the nanocellulose suspension obtained by this methodology was tested as a stabilizer for oil-in-water emulsions, showing satisfactory results using a concentration of 0.50%, which generated a stable emulsion for 14 days (-47.5 mV of zeta potential and average diameter of 6.23 µm).
publishDate 2021
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2021-08-05T18:08:07Z
dc.date.available.fl_str_mv 2021-08-05T18:08:07Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2021
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv FERREIRA, Priscilla Fernanda de Oliveira. Pré-tratamento da biomassa do coco usando líquidos iônicos próticos para produção de nanocelulose e posterior aplicação como estabilizante de emulsões. 2021. 91f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, Fortaleza, 2021.
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/59857
identifier_str_mv FERREIRA, Priscilla Fernanda de Oliveira. Pré-tratamento da biomassa do coco usando líquidos iônicos próticos para produção de nanocelulose e posterior aplicação como estabilizante de emulsões. 2021. 91f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, Fortaleza, 2021.
url http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/59857
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)
instacron:UFC
instname_str Universidade Federal do Ceará (UFC)
instacron_str UFC
institution UFC
reponame_str Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
collection Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
bitstream.url.fl_str_mv http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/59857/1/2021_dis_pfoferreira.pdf
http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/59857/2/license.txt
bitstream.checksum.fl_str_mv cf0a76c38782609661267d15beb0a0a4
8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)
repository.mail.fl_str_mv bu@ufc.br || repositorio@ufc.br
_version_ 1847793332384694272