Incorporação de nanopartículas de lignina em celulose nanofibrilada utilizando lacase como catalisador

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Freitas, João Victor Rocha de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Cellulose; Celulose; Enzimas; Enzymes; Funcionalização; Functionalization; Lacase; Laccase; Lignin Nanoparticles; Nanocellulose; Nanocelulose; Nanopartículas de Lignina
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97140/tde-12122024-112654/

A celulose é uma matéria-prima renovável e amplamente disponível. Quando transformada em um material nanoestruturado (1-100 nm em pelo menos uma dimensão), como a celulose nanofibrilada (CNF), a diversidade de suas aplicações pode ser significativamente ampliada. Esse potencial decorre de propriedades como o aumento da área superficial, maior reatividade, baixa densidade e elevada capacidade de retenção de água. Devido a esse conjunto de propriedades físico-químicas, o interesse pelas nanopartículas de celulose, também conhecidas como nanocelulose, vem crescendo substancialmente. No entanto, a natureza hidrofílica das nanoceluloses limita sua aplicação em diversos contextos, especialmente em matrizes hidrofóbicas e meios apolares. Adicionalmente, a incorporação de propriedades como ação antioxidante, bloqueio de raios UV e hidrofobicidade à nanocelulose pode expandir ainda mais suas possibilidades de aplicações. Nesse contexto, a incorporação de moléculas com propriedades específicas, por exemplo, por meio de funcionalização, à nanocelulose, surge como uma estratégia promissora para ampliar as aplicações e/ou aprimorar o desempenho das nanoceluloses. Essa abordagem pode melhorar ou customizar propriedades específicas, como a interação com matrizes poliméricas hidrofóbicas, expansão das propriedades termodinâmicas e melhorias na dispersão em solventes apolares. Além disso, essa estratégia pode potencialmente minimizar problemas relacionados à secagem, uma etapa crucial para diversas aplicações. Neste contexto, o objetivo deste projeto foi incorporar nanopartículas de lignina (NPLs) obtida a partir da lignina extraída de bagaço de cana à CNF utilizando lacase (lac) como catalisador. A microscopia eletrônica de transmissão (TEM) confirmou a dispersão das NPLs na CNF, enquanto análises espectroscópicas (FT-IR, XPS e UV-Vis) revelaram que a incorporação das NPLs à CNF resultou em mudanças no perfil das ligações químicas da CNF, com aumento da quantidade de carbonos, o que se refletiu em uma redução acentuada na hidrofilicidade. A CNF modificada passou a apresentar atividade antioxidante e propriedades de barreira à luz ultravioleta (UV), acompanhada de uma redução no índice de cristalinidade. Juntos, estes resultados indicam a incorporação bem-sucedida das NPLs à CNF. Conclui-se, portanto, que a incorporação de NPLs à CNF catalisada por lacase foi bem sucedida, estabelecendo uma alternativa promissora para a modificação de CNF utilizando agentes de origem renovável, como Lac e NPLs, conferindo maior sustentabilidade ao processo sem causar danos significativos à superfície da nanocelulose e sem o uso de solventes.