Tratamentos químico-enzimáticos em polpa Kraft branqueada de eucalipto para aplicação em revestimento de embalagens de papel

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Silva, Verônica Távilla Ferreira
• 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: Barreira ao oxigênio; Coating; Endoglucanase; LPMO; Oxygen barrier; Revestimento; Xilanase; Xylanase
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97140/tde-30092025-084555/

A conversão de polpa celulósica de grau papel em polpa de dissolução tem se destacado devido à versatilidade desse material na produção de derivados de alto valor agregado, com potencial para substituir produtos de origem petroquímica. No entanto, a obtenção de polpa de dissolução por métodos sustentáveis ainda representa um desafio científico e tecnológico. Neste estudo, avaliaram-se os métodos químicos e enzimáticos para modificar a polpa celulósica, conferindo-lhe propriedades semelhantes às da polpa de dissolução, com o objetivo de utilizá-la como revestimento em embalagens de papel, para melhorar a barreira ao oxigênio. Os parâmetros analisados incluíram a redução do teor de hemicelulose e da viscosidade intrínseca. Nos tratamentos enzimáticos, foram empregadas as endoglucanases recombinantes TtGH5, AtGH12 e TtGH45, além da endoglucanase comercial GH45-F. Também foram utilizadas a xilanase recombinante AfGH10 e a xilanase comercial Luminase (GH11-L). A enzima recombinante mono-oxigenase lítica de polissacarídeos (LPMO AA9B) foi produzida a partir de Aspergillus fumigatus. Ensaios em microescala (50 mg de polpa) foram conduzidos para avaliar as modificações promovidas pelas endoglucanases TtGH5, AtGH12 e TtGH45, e xilanases AfGH10 e GH11-L, aplicadas isoladamente ou em combinação. A quantificação dos açúcares redutores solúveis e insolúveis foi realizada pelo método de DNS. A endoglucanase AtGH12 se destacou na produção de açúcares insolúveis, tanto isoladamente (21,93 mg/L eq. glicose) quanto em combinação com a AfGH10 e GH11L, evidenciando seu potencial para despolimerização e ativação da polpa celulósica. Nos testes com as enzimas GH45-F e GH11-L, a combinação mais eficiente foi na proporção 80U:500U, promovendo uma redução de 44% na viscosidade intrínseca da polpa. Em escala ampliada (20 g de polpa), foram realizados tratamentos enzimáticos com as xilanases GH10 e GH11, além de tratamentos químicos por extração alcalina a frio (CCE) com NaOH (5 e 10% m/v) e aplicação de ácido oxálico a 2% m/v. A extração alcalina foi a mais eficiente, reduzindo até 79% do teor original de hemicelulose. Na sequência, aplicaram-se as enzimas GH45-F (EG) e LPMO para reduzir o grau de polimerização das polpas. A aplicação isolada de EG reduziu significativamente a viscosidade das polpas CCE5 e CCE10, de 845 mL/g (controle) para 540 mL/g e 332 mL/g, respectivamente. A combinação de EG e LPMO apresentou efeito sinérgico na despolimerização das fibras celulósicas, com destaque para o tratamento CCE10→EG+LPMO, que apresentou a menor viscosidade entre os ensaios (175 mL/g). As polpas tratadas foram avaliadas como revestimento para embalagens de papel, após solubilização em solução de NaOH:ureia. As amostras CCE10→EG+LPMO e CCE10→EG apresentaram dispersão homogênea, graças ao baixo grau de polimerização, formando filmes uniformes e densos. Embora os revestimentos tenham apresentado baixa resistência à permeação de vapor de água, demonstraram excelente desempenho como barreira ao oxigênio, com permeabilidade próxima a 2,6 cm3·µm·day-1·m-2·kPa-1. Os resultados evidenciaram que a combinação de tratamentos químicos e enzimáticos é uma estratégia promissora para a produção de polpas solúveis, destacando-se no desenvolvimento de revestimentos sustentáveis, minimizando a dependência de polímeros sintéticos.