Desenvolvimento e avaliação experimental de membranas de polpa de celulose com celulose microfibrilada (MFC) como alternativa sustentável para filtragem de ar

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Lucizani, Angelo Cezar
Orientador(a): Serbena, José Pedro Mansueto, 1981-
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:
Filtros e filtração
Celulose
Permeabilidade
Engenharia de Materiais e Metalúrgica
Link de acesso: https://hdl.handle.net/1884/98906
Resumo: Orientador: Prof Dr. José Pedro Mansueto Serbena
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spelling Magalhães, Washington Luiz EstevesUniversidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPESerbena, José Pedro Mansueto, 1981-Lucizani, Angelo Cezar2025-10-21T14:02:25Z2025-10-21T14:02:25Z2025https://hdl.handle.net/1884/98906Orientador: Prof Dr. José Pedro Mansueto SerbenaCoorientador: Dr. Washington Luiz Esteves MagalhãesTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais (PIPE). Defesa : Curitiba, 04/07/2025Inclui referênciasResumo: Diante do crescimento urbano, da poluição atmosférica e do aumento de doenças respiratórias associadas à permanência em ambientes fechados, há uma crescente demanda por sistemas de filtração de ar mais eficientes e ambientalmente sustentáveis. Embora filtros HEPA apresentem alta eficiência, sua produção baseada em fibras de vidro levanta preocupações quanto ao impacto ambiental. Este trabalho propõe o uso de membranas à base de polpa de celulose e celulose microfibrilada (MFC) como alternativa sustentável. Diferentes métodos de processamento e secagem foram aplicados com o objetivo de controlar a morfologia, a permeabilidade e as propriedades das membranas. A amostra tratada com acetona, mesmo utilizando apenas secagem em estufa, apresentou a maior área superficial específica (102 m²/g), sem necessidade de técnicas de secagem refinadas. Já as membranas produzidas com a combinação de acetona e álcool isopropílico apresentaram os melhores resultados de permeabilidade (na ordem de 10-2 m²) e eficiência de retenção de partículas, variando de 80% a 94%. Além disso, a adição de tanino às amostras promoveu modificações estruturais importantes, com aumento da porosidade, da permeabilidade e melhora das propriedades mecânicas. Os resultados demonstram a viabilidade técnica dessas membranas tanto para aplicações em sistemas de filtração de ar quanto como suporte alimentar funcional. O estudo evidencia o potencial dessas membranas como solução sustentável e versátil frente aos desafios atuais da filtração de ar e abre caminho para futuras otimizações na produção e aplicação desses materiaisAbstract: Due to urban growth, air pollution, and the increase in respiratory diseases associated with remaining in closed environments, there is a growing demand for more efficient and environmentally sustainable air filtration systems. Although HEPA filters offer high efficiency, their production based on fiberglass raises concerns regarding environmental impact. This study proposes the use of membranes made from cellulose pulp and microfibrillated cellulose (MFC) as a sustainable alternative. Different processing and drying methods were applied to control the morphology, permeability, and properties of the membranes. The sample treated with acetone, even using only oven drying, exhibited the highest specific surface area (102 m²/g), without the need for refined drying techniques. Membranes produced with a combination of acetone and isopropyl alcohol showed the best permeability results (on the order of 10-2 m²) and particle retention efficiency ranging from 80% to 94%. Additionally, the incorporation of tannin into the samples led to significant structural changes, increasing porosity and permeability while also improving mechanical properties. The results demonstrate the technical feasibility of these membranes for both air filtration systems and functional food packaging applications. The study highlights the potential of these membranes as a sustainable and versatile solution to current air filtration challenges and paves the way for future production and application optimizations1 recurso online : PDF.application/pdfFiltros e filtraçãoCelulosePermeabilidadeEngenharia de Materiais e MetalúrgicaDesenvolvimento e avaliação experimental de membranas de polpa de celulose com celulose microfibrilada (MFC) como alternativa sustentável para filtragem de arinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - T - ANGELO CEZAR LUCIZANI.pdfapplication/pdf10063004https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/98906/1/R%20-%20T%20-%20ANGELO%20CEZAR%20LUCIZANI.pdf778aeeece99fce1b055015fe3addcaacMD51open access1884/989062025-10-21 11:02:25.094open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/98906Repositório InstitucionalPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestinformacaodigital@ufpr.bropendoar:3082025-10-21T14:02:25Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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