Nanocristais obtidos de resíduos industriais de celulose bacteriana aplicados como agente de reforço em filmes biopoliméricos - Melo, Pamela Thais Sousa (2021)
Devido aos diversos problemas ambientais relacionados ao uso de embalagens plásticas oriundas de fontes não renováveis, pesquisas têm sido realizadas com o intuito de explorar e otimizar a utilização de matérias-primas que sejam ecologicamente corretas para a obtenção desses materiais. A celulose é o biopolímero mais abundante no mundo e um dos mais importantes de que se tem conhecimento. O uso de estruturas celulósicas em escala nanométrica tem sido investigado por apresentarem algumas vantagens, como por exemplo, maiores áreas superficiais, contribuindo, assim, para aplicações mais promissoras como agentes de reforço mecânico em materiais biopoliméricos. As principais rotas de obtenção de nanocelulose estão relacionadas à exploração de recursos vegetais, entretanto, algumas bactérias são capazes de produzir celulose bacteriana que, assim como as de origem vegetal, servem de fonte para se obter materiais nanocelulósicos. Dessa forma, o presente trabalho consistiu na obtenção e caracterização de nanocelulose bacteriana (do tipo “nanocristais”) e foi estudada a influência da adição desses nanocristais em filmes à base de três polímeros naturais hidrossolúveis (gelatina, hidroxipropilmetilcelulose e pectina) nas propriedades físicas (mecânica, barreira ao vapor de água, hidrofobicidade e umidade), bem como químicas (cristalinidade e temperatura de degradação). Os nanocristais de celulose bacteriana foram obtidos por hidrólise ácida a partir de resíduos industriais de curativos de biocelulose. Os nanocristais apresentaram comprimento médio de 120 ± 31 nm e 13 ± 3 nm de diâmetro. Foi estudada também a influência do tipo de homogeneização das dispersões filmogênicas (baixa energia e alta energia) nas propriedades mecânicas e de barreira ao vapor de água. Os filmes resultantes de dispersões seguindo protocolo de alta energia apresentaram de maneira geral melhores propriedades. Foi observado também um incremento nas propriedades mecânicas dos filmes após a adição dos nanocristais, especialmente nos filmes de hidroxipropilmetilcelulose e nos filmes de pectina contendo 10% em massa de nanocristais. A permeabilidade ao vapor de água diminuiu com a adição de 5% e 10% em massa de nanocristais nos filmes de hidroxipropilmetilcelulose quando os protocolos de alta e baixa energia foram empregados, respectivamente. Através das análises de microscopia eletrônica de varredura foi possível observar, de maneira geral, filmes com aspecto homogêneo, indicando uma boa dispersão dos nanocristais nas matrizes poliméricas, com exceção dos filmes de pectina contendo nanocristais nas concentrações de 2,5% e 5%. Nas análises de microscopia eletrônica de varredura das superfícies de fratura mecânica foi possível verificar uma diferença na microestrutura da região onde houve o rompimento nos filmes nanoestruturados, porém não houve indícios de aglomerações do agente de reforço e nem a presença de imperfeições nessas regiões. O presente trabalho auxiliou na elucidação do comportamento do agente de reforço em cada matriz através da correlação com os resultados obtidos por meio das caracterizações das propriedades citadas.