Produção de nanofibras de celulose a partir dos resíduos de casca de aAcácia-Negra (Acacia mearnsii De Wild.)

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Rodrigues, Tereza Longaray
• Orientador(a): Almeida, André Ricardo Felkl de
• Banca de defesa: Almeida, André Ricardo Felkl de, Tanabe, Eduardo Hiromitsu, Moraes, Mariana Agostini
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Pampa
• Programa de Pós-Graduação: Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais
• Departamento: Campus Bagé
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Resíduo lignocelulósico; Anomaterial; Celulose; Eco-friendly; Lignocellulosic residue; Nanomaterial; Cellulose
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
• Link de acesso: https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/9036

O presente trabalho teve como objetivo o reaproveitamento dos resíduos da casca de acácianegra a fim de empregá-la como matéria-prima para a produção de nanocelulose. Para isto, avaliou-se a performance de três pré-tratamentos químicos (alcalino, acetosolv e organosolv) baseado no seu rendimento e teor de lignina klason residual no material. O pré-tratamento alcalino apresentou os melhores resultados, promovendo uma remoção completa de lignina klason. Desta forma, foi desenvolvido um planejamento experimental fatorial 23 visando avaliar a influência dos parâmetros concentração (4-8% m/v), temperatura (50-80°C) e tempo de processo (1,5-3,5 h) na obtenção de um material rico em celulose. O planejamento fatorial indicou que os melhores resultados foram atingidos ao empregar solução de NaOH 6% (m/v), a 65°C durante 2,5h, permitindo redução no teor de lignina de 90,94% e rendimento de 63,24%. A etapa de branqueamento promoveu a obtenção de um material rico em celulose com rendimento de 78,28±1,48%. e sem a presençade lignina. A análise termogravimétrica do material confirmou a redução no teor de lignina e hemicelulose, sugerindo, ainda, um aumento na cristalinidade do material como resultado dos pré-tratamentos. A análise de DRX indicou a presença de celulose do tipo I, bem como corroborou a remoção de componentes nãocelulósicos e o aumento na cristalinidade após cada etapa do pré-tratamento. A confirmação da eficiência dos procedimentos empregados foi obtida pela microscopia eletrônica de varredura, a qual indicou alterações morfológicas condizentes com o descrito anteriormente. Na busca por rotas de produção de nanocelulose ambientalmente amigáveis, foi possível observar que o emprego da técnica de ultrassom de alta intensidade promoveu a obtenção das nanofibras de celulose (CNF) por meio da ultrasonicação de uma suspensão de celulose microcristalina 1% (m/v), em temperatura ambiente por 30 min. O rendimento do procedimento foi correspondente a 3,01±0,52%, promovendo a obtenção de nanopartículas com diâmetro entre 9 e 28 nm, conforme indicado pela análise de microscopia de força atômica. Foi possível identificar a presença de grupos funcionais característicos das CNF através na análise de FTIR, bem como uma redução em algumas bandas. A respeito da análise de DRX, identificou-se que foram mantidos os planos cristalinos (011), (-111), (022) e (-231) característicos da presença de celulose tipo I. Observou-se, ainda, uma redução no índice de cristalinidade de 88,14 para 52,21% relacionada a alterações nos cristalitos em virtude do procedimento ultrassônico. A análise termogravimétrica indicou uma redução na estabilidade térmica relacionada a alteração no índice de cristalinidade do material. Por fim, foi possível concluir que o emprego dos resíduos da casca de acácia-negra na forma de material precursor para obtenção de celulose, e posteriormente nanocelulose, consiste em uma alternativa promissora a respeito do seu reaproveitamento. No entanto, vale ressaltar que ainda são necessários estudos aprofundados acerca dos efeitos das condições experimentais do ultrassom de alta intensidade nas propriedades morfológicas e cristalinas das nanofibrilas de celulose.