Métodos inovadores de hidrofobização de celulose fibrilada

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Marotti, Braz de Souza
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Celulose fibrilada; Enzymatic Functionalization; Fibrillated Cellulose; Funcionalização Enzimática; Hidrofobização; Hydrophobization; Lignin Nanoparticles; Nanopartículas de Lignina
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97140/tde-19072023-112233/

O presente estudo tem por objetivo desenvolver metodologias para hidrofobização de celulose fibrilada (CNF/CMF), empregando rotas sustentáveis e diferentes agentes hidrofobizantes. Esses materiais (CNF/CMF) podem ser obtidos a partir de diferentes matérias primas, incluindo bagaço de cana-de-açúcar e polpa Kraft de eucalipto branqueada. A CNF é caracterizada como um material fibrilar, possuindo uma de suas dimensões menor que 100 nm. Uma das diferenças entre CNF e CMF está na intensidade do tratamento utilizado para o isolamento. CNF é obtida por tratamentos mais intensos e possuem uma maior área superficial quando comparadas a CMF. Essas nanofibrilas são altamente hidrofílicas, devido ao elevado número de hidroxilas em sua superfície. Essa elevada hidrofilicidade restringe o seu campo de aplicações, principalmente visando a produção de nanocompósitos. Neste sentido, o objetivo deste projeto foi hidrofobizar celulose fibrilada através de reação de funcionalização, inserindo grupos químicos com porções hidrofóbicas e através da utilização de nanopartículas de lignina (NPL) por um processo de adsorção. A partir dos resultados obtidos foi possível perceber que o processo de funcionalização enzimática, utilizando lipase como catalisador e ácido graxo como doador acil, ocorreu de maneira satisfatória tanto para a CNF quanto para a CMF. Através das análises espectroscópicas (AFM-IR, XPS e RMN), foi possível observar a mudança no perfil das ligações químicas, com aumento da quantidade de carbonos e consequentemente, aumento da hidrofobicidade, confirmada através do aumento no valor do ângulo de contato obtido. Além disso, esse trabalho apresenta também um método inovador para produção de nanopartículas de lignina (NPLs) com características hidrofóbicas. Os resultados de caracterização dessas NPLs mostram um aumento em várias de suas propriedades quando comparada a lignina em escala micro. Outro ganho das NPLs em relação a lignina é a sua capacidade de solubilização em meio aquoso, aumentando assim a aplicabilidade desse material. Quando estas NPLs foram empregadas como agentes hidrofobizantes por adsorção física em CNFs isolada do bagaço de cana-de-açúcar, verificou-se um aumento considerável na hidrofobicidade do material, indicado pelo aumento do ângulo de contato, cujos valores foram semelhantes aos encontrados empregando a funcionalização enzimática com ácidos gráxos. Portanto, é possível concluir que foi possível hidrofobizar de CNFs e CMF por rótas ambientalmente amigáveis, tanto através de reação de funcionalização enzimática quanto para a adsorção de LNPs diretamente na celulose fibrilada. Assim, novas aplicações podem ser obtidas empregando a celulose hidrofobizada, abrangendo novos mercados até então, impossíveis de serem empregadas.