Nanocompósitos de nanowhiskers de fibra de mandioca e álcool polivinílico empregando eletrofiação

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Souza, Bruno Venson de
• Orientador(a): Bittencourt, Paulo Rodrigo Stival
• Banca de defesa: Bittencourt, Paulo Rodrigo Stival , Scremin, Fernando Reinoldo , Leite, Oldair Donizeti
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Medianeira
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Ambientais
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Biopolímeros; Nanotecnologia; Celulose; Biopolymers; Nanotechnology; Cellulose
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29705

A produção de mandioca está associada a geração de grandes quantidades de resíduos líquidos e sólidos com limitadas opções de reuso no ciclo de vida da indústria. Em países em desenvolvimento, a reciclagem dos resíduos da mandioca é uma boa oportunidade de redução dos impactos associados as limitadas opções de disposição e aproveitamento desse subproduto. Os resíduos de bagaço da mandioca incluem em sua composição celulose, lignina, hemicelulose e proteínas que fazem parte de uma pasta úmida resultante do processamento industrial. Como a celulose é um polímero natural com características interessantes devido a sua estrutura cristalina, o tratamento a partir de processos químicos como mercerização, branqueamento, hidrólise ácida e diálise promove a extração de boa parte dos elementos não cristalinos da composição dos resíduos da mandioca formando estruturas bidimensionais conhecidas como nanowhiskers. A oportunidade de reforço de polímeros para formar nanocompósitos a partir de nanowhiskers com matrizes tais como o Álcool Polivinílico (PVA) que é muito utilizado na indústria de alimentos e farmacêutica pode promover contribuições benéficas a indústria dos polímeros em atenção aos problemas associados a dificuldade de quebra das cadeias de moléculas de polímeros artificiais. Este trabalho utilizou a técnica de processamento de polímeros por eletrofiação com reforço de nanowhiskers de mandioca para reforçar 0%, 1%, 2,5% e 5% (massa/massa) de matriz polimérica de PVA a partir do tratamento químico de fibras de mandioca. O processamento por eletrofiação partiu da aplicação de tensões entre 15 e 18kV em uma solução de PVA e nanowhiskers de mandioca utilizando coletor rotativo. Pode ser observado aumento da cristalinidade da amostra de fibra bruta de mandioca com o tratamento químico por mercerização, branqueamento, hidrólise ácida e diálise a partir dos ensaios de espectroscopia no infravermelho e difração de Raios-X. Foram observadas melhorias na estabilidade térmica do polímero reforçado com 5% de nanowhiskers de mandioca em relação as demais amostras eletrofiadas. O processamento por eletrofiação possibilitou obter fibras com diâmetro entre 150 e 600nm a partir da calibração dos parâmetros técnicos e ambientais necessários a geração de nanofibras. O tratamento químico dos resíduos da mandioca está associado a consideráveis quantidades de recursos que geram baixas produtividades de material ao final do tratamento e processamento por eletrofiação. No tratamento da fibra de mandioca foi obtida uma produtividade massa/massa de 13,5% de nanowhiskers e na eletrofiação por coletor rotativo, foram obtidas taxas de produção massa/massa entre 0,91% e 4,55% ao final do processamento do polímero com reforço de sua matriz.