Biopolímeros de amido de milho : síntese de hidrogéis via reticulação com dianidrido do ácido etilenodiaminotetracético e preparação de filmes nanoestruturados.

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2026
Autor(a) principal: Carmo, Karina Palmizani do
Orientador(a): Botaro, Vagner Roberto, Novack, Kátia Monteiro
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
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:
Adsorção
Biopolímeros - amido
Filmes finos
Nanofibras - celulose
Nanocompósitos - materiais
Link de acesso: https://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/21464
Resumo: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
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spelling Carmo, Karina Palmizani doBotaro, Vagner RobertoDuarte, Iolanda Cristina SilveiraKomatsu, DanielLima, Vitor Hugo deRezende, Maira de LourdesBotaro, Vagner RobertoNovack, Kátia Monteiro2026-07-30T18:47:50Z2026CARMO, Karina Palmizani do. Biopolímeros de amido de milho : síntese de hidrogéis via reticulação com dianidrido do ácido etilenodiaminotetracético e preparação de filmes nanoestruturados. 2026. 122 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2026.https://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/21464Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.O amido, um biopolímero natural, destaca-se por suas propriedades vantajosas em diversas aplicações industriais, decorrentes de sua origem renovável, baixo custo, abundância e biodegradabilidade. No entanto, suas limitações inerentes, tais como natureza hidrofílica e propriedades mecânicas restritas, demandam modificações estruturais para viabilizar o desenvolvimento de novos materiais. Este estudo centra-se na preparação de hidrogéis e filmes nanoestruturados a partir de amido de milho nativo, explorando estratégias de modificação, incluindo reticulação com dianidrido do ácido etilenodiaminotetracético (EDTAD) e a incorporação de nanofibras de celulose. Os hidrogéis (HA) foram sintetizados em diferentes estequiometrias de EDTAD, revelando que as relações 1:2 e 1:4 conduziram as estruturas de gel com notável intumescimento em água. Parâmetros como intumescimento no equilíbrio, coeficiente de intumescimento máximo e densidades de ligações cruzadas foram determinados pela teoria de Flory-Rehner. A caracterização por FTIR evidenciou as modificações nas sínteses, enquanto DMA, TGA e DSC revelaram propriedades térmicas e de transição vítrea dos hidrogéis. A morfologia porosa dos hidrogéis foi analisada por MEV. A análise de biodegradação foi feita por respirômetria e os hidrogéis HA 1:2 e 1:4 se degradaram após 144 dias de incubação, e as ligações cruzadas dos hidrogéis retardaram esse processo degradativo. O HA 1:4 adsorveu Cu2+ e azul de metileno em seus testes de aplicações. Os filmes de amido foram moldados utilizando a técnica de tape-casting, com uma abordagem experimental para otimizar a composição, incorporando posteriormente nanofibras de celulose de eucalipto (NFC(E)) e juta (NFC(J)) aos filmes. A análise por AFM revelou a morfologia das nanofibras, destacando diâmetros médios de 70,18nm para NFC(E) e 10,71nm para NFC(J). Os ensaios de tração por DMA evidenciaram o aumento da resistência mecânica dos filmes nanoestruturados, destacando o filme com NFC(E). A técnica de tape-casting demonstrou impacto positivo nas propriedades mecânicas dos filmes. As análises térmicas por TGA e DSC não revelaram alterações significativas nos eventos térmicos dos filmes. A biodegradação dos filmes ocorreu em 97 dias. Este estudo contribuiu para a compreensão das propriedades desses materiais, com potencial aplicação em setores como adsorção de contaminantes em águas residuais e embalagens biodegradáveis, expandindo o leque de possibilidades para o aproveitamento sustentável do amido em aplicações industriais avançadas.Starch, a natural biopolymer, stands out for its advantageous properties in several industrial applications due to its renewable origin, low cost, abundance, and biodegradability. However, its inherent limitations, such as hydrophilic nature and restricted mechanical properties, require structural modifications to enable the development of new materials. This study focuses on the preparation of hydrogels and nanostructured films based on native corn starch, exploring modification strategies including crosslinking with ethylenediaminetetraacetic acid dianhydride (EDTAD) and the incorporation of cellulose nanofibers. The hydrogels (HA) were synthesized using different EDTAD stoichiometries, revealing that 1:2 and 1:4 ratios led to gel structures with remarkable water swelling capacity. Parameters such as equilibrium swelling, maximum swelling coefficient, and crosslink density were determined using Flory–Rehner’s theory. FTIR characterization confirmed the chemical modifications during synthesis, while DMA, TGA, and DSC analyses revealed the thermal and glass transition properties of the hydrogels. The porous morphology of the hydrogels was analyzed using SEM. Biodegradation analysis was performed by respirometry, showing that HA 1:2 and HA 1:4 hydrogels degraded after 144 days of incubation, with crosslinking delaying the degradation process. HA 1:4 demonstrated adsorption capacity for Cu2+ ions and methylene blue in application tests. Starch films were produced using the tape-casting technique, with an experimental approach to optimize composition, followed by the incorporation of eucalyptus cellulose nanofibers (NFC(E)) and jute cellulose nanofibers (NFC(J)). AFM analysis revealed the nanofiber morphology, with average diameters of 70.18nm for NFC(E) and 10.71nm for NFC(J). Tensile tests performed by DMA demonstrated enhanced mechanical strength of the nanostructured films, particularly for films reinforced with NFC(E). The tape-casting technique showed a positive impact on the mechanical properties of the films. Thermal analyses by TGA and DSC did not reveal significant changes in the thermal events of the films. Film biodegradation occurred within 97 days. This study contributes to the understanding of the properties of these materials, highlighting their potential application in areas such as contaminant adsorption in wastewater treatment and biodegradable packaging, thereby expanding the range of possibilities for the sustainable use of starch in advanced industrial applications.Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United Stateshttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 18/04/2026 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.info:eu-repo/semantics/openAccessAdsorçãoBiopolímeros - amidoFilmes finosNanofibras - celuloseNanocompósitos - materiaisBiopolímeros de amido de milho : síntese de hidrogéis via reticulação com dianidrido do ácido etilenodiaminotetracético e preparação de filmes nanoestruturados.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFOPinstname:Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)instacron:UFOPORIGINALTESE_BiopolímerosAmidoMilho.pdfTESE_BiopolímerosAmidoMilho.pdfapplication/pdf3858308https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/fa2944ed-ea5b-4de7-a49b-dbb09240da5f/download6b12de2d0d7b92eb27d97d5866ea1c30MD51trueAnonymousREADLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-8926https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/8b6a0326-b019-4995-9338-3825f7ff6604/download6dfd919e2b1c01620b6fbdd30d00db2cMD52falseAnonymousREADTEXTTESE_BiopolímerosAmidoMilho.pdf.txtTESE_BiopolímerosAmidoMilho.pdf.txtExtracted texttext/plain103295https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/cbfb23eb-7bdd-4909-bb02-1589e8e909ce/download255deaf479880a739bc0204d9030028fMD53falseAnonymousREADTHUMBNAILTESE_BiopolímerosAmidoMilho.pdf.jpgTESE_BiopolímerosAmidoMilho.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg4396https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/1d801eac-6c27-40db-a550-be774b534eae/downloadf9a784174b5878d4464e6b4200a107c4MD54falseAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8905https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/7dc494e8-6592-4300-85e4-54df76083cc2/download2f656a26de8af8c32aaacd5e2a33538cMD55falseAnonymousREAD123456789/214642026-07-30 15:47:54.201http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/abertoopen.accessoai:repositorio.ufop.br:123456789/21464https://www.repositorio.ufop.brRepositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufop.br/oai/requestrepositorio@ufop.edu.bropendoar:32332026-07-30T18:47:54Repositório Institucional da UFOP - Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)falseRGVjbGFyYcOnw6NvIGRlIGRpc3RyaWJ1acOnw6NvIG7Do28tZXhjbHVzaXZhCgpPIHJlZmVyaWRvIGF1dG9yOgoKYSkgRGVjbGFyYSBxdWUgbyBkb2N1bWVudG8gZW50cmVndWUgw6kgc2V1IHRyYWJhbGhvIG9yaWdpbmFsIGUgcXVlIGRldMOpbSBvIGRpcmVpdG8gZGUgY29uY2VkZXIgb3MgZGlyZWl0b3MgY29udGlkb3MgbmVzdGEgbGljZW7Dp2EuIERlY2xhcmEgdGFtYsOpbSBxdWUgYSBlbnRyZWdhIGRvIGRvY3VtZW50byBuw6NvIGluZnJpbmdlLCB0YW50byBxdWFudG8gbGhlIMOpIHBvc3PDrXZlbCBzYWJlciwgb3MgZGlyZWl0b3MgZGUgcXVhbHF1ZXIgcGVzc29hIG91IGVudGlkYWRlLgoKYikgU2UgbyBkb2N1bWVudG8gZW50cmVndWUgY29udMOpbSBtYXRlcmlhbCBkbyBxdWFsIG7Do28gZGV0w6ltIG9zIGRpcmVpdG9zIGRlIGF1dG9yLCBkZWNsYXJhIHF1ZSBvYnRldmUgYXV0b3JpemHDp8OjbyBkbyBkZXRlbnRvciBkb3MgZGlyZWl0b3MgZGUgYXV0b3IgcGFyYSBjb25jZWRlciDDoCBVbml2ZXJzaWRhZGUgRmVkZXJhbCBkZSBPdXJvIFByZXRvL1VGT1Agb3MgZGlyZWl0b3MgcmVxdWVyaWRvcyBwb3IgZXN0YSBsaWNlbsOnYSBlIHF1ZSBlc3NlIG1hdGVyaWFsLCBjdWpvcyBkaXJlaXRvcyBzw6NvIGRlIHRlcmNlaXJvcywgZXN0w6EgY2xhcmFtZW50ZSBpZGVudGlmaWNhZG8gZSByZWNvbmhlY2lkbyBubyB0ZXh0byBvdSBjb250ZcO6ZG9zIGRvIGRvY3VtZW50byBlbnRyZWd1ZS4KCmMpIFNlIG8gZG9jdW1lbnRvIGVudHJlZ3VlIMOpIGJhc2VhZG8gZW0gdHJhYmFsaG8gZmluYW5jaWFkbyBvdSBhcG9pYWRvIHBvciBvdXRyYSBpbnN0aXR1acOnw6NvIHF1ZSBuw6NvIGEgVUZPUCwgZGVjbGFyYSBxdWUgY3VtcHJpdSBxdWFpc3F1ZXIgb2JyaWdhw6fDtWVzIGV4aWdpZGFzIHBlbG8gY29udHJhdG8gb3UgYWNvcmRvLgo=
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