Análise do sinergismo enzimático na desconstrução da parede celular da polpa kraft para a obtenção de nanocelulose
| Ano de defesa: | 2021 |
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Análise do sinergismo enzimático na desconstrução da parede celular da polpa kraft para a obtenção de nanoceluloseNanoceluloseSinergismo enzimáticoSimplex centroideDCCRFator de ColbyEngenharia químicaNanotecnologiaSinergiaNanocelluloseEnzymatic synergismCentroid simplexCCRDColby factorInclui resumo em espanholComo resposta à poluição gerada pelo uso desmedido dos combustíveis fósseis e dos plásticos sintéticos, se torna sumamente necessário inovar com tecnologias que garantem um equilíbrio sustentável entre a sociedade e o meio ambiente, favorecendo também uma economia circular. Uma das áreas cujo interesse tem aumentado exponencialmente nas últimas décadas é a produção de biocombustíveis e biomateriais a base de polímeros naturais como a nanocelulose, a qual possui propriedades interessantes e uma grande gama de possíveis aplicações. Utilizando um planejamento estatístico de mistura simplex centroide, foi definida uma mistura ótima enzimática para a produção de nanocelulose fibrilar derivada de polpa de celulose Kraft. A mistura de enzimas está constituída por um 69 % de enzima endoglucanase, 31 % exoglucanase e 0 % de β-glucosidase. De igual forma, o processo de produção de nanocelulose fibrilar foi otimizado mediante um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR), o qual variou a carga de sólidos entre 0,015 g/mL – 0,05 g/mL e a carga enzimática entre 0,5 U/g e 5,0 U/g. O ponto ótimo apresentado para o estudo de DCCR que permitirá maiores índices de cristalinidade na produção de nanocelulose corresponde a 0,974 U/g para a carga enzimática e a 0,015 g/mL para a carga de sólidos. Através de difração de raio-x, foram obtidos valores de índice de cristalinidade da nanocelulose fibrilada de até 80,87 % com a fórmula de Segal e de 49,17 % com o método da deconvolução do pico. Utilizando microscopia eletrônica de varredura, se quantificaram médias de diâmetros de fibras de nanocelulose de até 250 nm – 300 nm. Finalmente, foi possível comprovar a natureza sinérgica das interações entre as enzimas que participaram da produção de nanocelulose por apresentarem valores do Fator de Colby superiores a um (1)As a response to the pollution generated by the excessive use of fossil fuels and synthetic plastics, it is extremely necessary to innovate with technologies that guarantee a sustainable balance between society and the environment, favoring a circular economy. One of the areas whose interest has increased in recent decades is the production of biofuels and biomaterials based on natural polymers such as nanocellulose, which has interesting properties and a wide range of possible applications. An optimal enzymatic mixture was defined using a centroid simplex mixture statistical design to produce fibrillar nanocellulose derived from Kraft cellulose pulp. The enzyme mixture consists of 69 % endoglucanase, 31 % exoglucanase and 0 % β-glucosidase. Likewise, the fibrillar nanocellulose production process was optimized by a Central Composite Rotational Design (CCRD), which varied the solids load between 0.015 g/mL – 0.05 g/mL and the enzymatic load between 0.5 U/g and 5 U/g. The optimal point for the CCRD that will allow higher crystallinity indices in the production of nanocellulose corresponds to 0.974 U/g for the enzymatic load and 0.015 g/mL for the solids load. Through x-ray diffraction, crystallinity index values of fibrillated nanocellulose were achieved to 80.87 % with the Segal formula and 49.17 % with the peak deconvolution method. The average diameter of nanocellulose fibers up to 250 nm – 300 nm was measured using scanning electron microscopy. Finally, it was possible to prove the synergistic nature of interactions between the enzymes that participated in the production of nanocellulose by presenting Colby Factors values greater than one (1)147 f.Ramírez, Ninoska Isabel BojorgeMoraes, Marcela Cristina deSilva Filho, Sérgio José Mecena daCorrea, Mary Isabel LoprettiGaona, Orlando José RojasPereira Junior, NeiBrenes, Ricardo Gonzalo Ramírez2021-12-13T12:49:54Z2021-12-13T12:49:54Z2021info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfBRENES, Ricardo Gonzalo Ramírez. Análise do sinergismo enzimático na desconstrução da parece celular da polpa kraft para a obtenção de nanocelulose. 2021. 147 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal Fluminense, Niterói, 2021.https://app.uff.br/riuff/handle/1/23899Aluno de mestradoark:/87559/001300000gh10CC-BY-SAinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)instname:Universidade Federal Fluminense (UFF)instacron:UFF2022-12-08T18:11:59Zoai:app.uff.br:1/23899Repositório InstitucionalPUBhttps://app.uff.br/oai/requestriuff@id.uff.bropendoar:21202022-12-08T18:11:59Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) - Universidade Federal Fluminense (UFF)false |
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