Sugarcane bagasse xylan acetylation and its effect on bioplastic formulation, properties and biodegradation - Martins, Júlia Ribeiro [UNESP] (2022)
A aplicação de materiais biodegradáveis renováveis em substituição ao plástico é urgente. Devido ao crescimento da população mundial e ao aumento de seus hábitos de consumo, até 23 milhões de toneladas de resíduos plásticos estão sendo descartados em ambientes naturais, como ecossistemas aquáticos, trazendo danos irreversíveis à vida selvagem. Um biopolímero com potencial para a produção de bioembalagens são as hemiceluloses. No entanto, a molécula de hemicelulose apresenta algumas desvantagens, como baixa resistência térmica, e o bioplástico formado pode apresentar fragilidade e baixa resistência mecânica. Assim, modificações químicas de hemiceluloses podem ser aplicadas para superar tais problemas. A acetilação é um tipo de modificação química comumente aplicada às hemiceluloses e pode melhorar algumas das características do bioplástico. No presente estudo, xilana de cana-de-açúcar foi acetilada aplicando ácido sulfúrico como catalisador, e diferentes condições de reação como teor de ácido sulfúrico e tempo de reação foram testadas. Gras de acetilação baixo (0.45) e médio (0.9) foram alcançados, o que resultou em xilana de cana solúvel em água (como vantagem). A reação de acetilação foi responsável pela hidrólise da xilana devido à presença de ácido sulfúrico, que causou grande perda de massa. Isso pode ser observado principalmente em amostras com alto teor de ácido sulfúrico ou com tempo de reação aumentado. Os bioplásticos foram formados utilizando xilana acetilada com baixo e médio DS e xilana não acetilada, aplicando-se amido como copolímero e glicerol como plastificante. Xilana acetilada em blenda com amido na formação de bioplásticos é aqui relatado pela primeira vez. A água foi utilizada como solvente para a formação do bioplástico e o bioplástico à base de amido, sem adição de xilana, foi utilizado para comparação. A acetilação em graus baixos e médios causou um aumento na resistência mecânica e térmica. A acetilação DS de 0,45 aparentemente não afetou a taxa de desintegração do bioplástico, enquanto o DS médio de 0,9 pode ter sido responsável pela diminuição da atividade microbiana, o que foi atestado em análise de ecotoxicidade. Todas as amostras estudadas apresentam propriedade de barreira ao óleo até 30 dias, uma vantagem para aplicação em embalagens. Os resultados indicam que a acetilação em grau moderado trouxe a vantagem de criar xilana solúvel em água, e foi suficiente para melhorar as propriedades dos bioplásticos.