Nanocellulose reinforced polyvinyl alcohol films from rice husks

Autor: Cholant, Gabriel Monteiro
Přispěvatelé: Missio, André Luiz, Oliveira, Amanda Dantas de
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFPEL
Universidade Federal de Pelotas (UFPEL)
instacron:UFPEL
Popis: Submitted by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2021-11-22T13:25:57Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_Gabriel_Monteiro_Cholant.pdf: 2814582 bytes, checksum: 83533c1757080c19f11465048cff3281 (MD5) Made available in DSpace on 2021-11-23T18:49:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao_Gabriel_Monteiro_Cholant.pdf: 2814582 bytes, checksum: 83533c1757080c19f11465048cff3281 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2021-09-27 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES O desenvolvimento de materiais biodegradáveis tem sido estimulado nos últimos anos, na busca de alternativas sustentáveis a utilização de recursos oriundos de fontes fósseis. Alia-se a isso, a possibilidade de utilizar matérias-primas a partir de resíduos agroindustriais, que são muitas vezes passivos ambientais, possuem baixo custo e elevada potencialidade para elaboração de novos materiais. Desta maneira, este trabalho visou desenvolver filmes biodegradáveis de matriz de álcool polivinílico (PVA), reforçado com nanocelulose extraída da casca de arroz para aplicação em embalagens. Para isto, a casca de arroz na forma in natura foi submetida a dois processos para extração da celulose: o tratamento alcalino e branqueamento. Logo após, deu-se início a obtenção da nanocelulose a partir de uma hidrólise ácida com ácido sulfúrico. A casca de arroz, celulose e nanocelulose foram caracterizadas através das análises de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), difração de raios-X (DRX) e termogravimétrica (TGA). Por meio dessas análises foi possível notar que houve alteração nas estruturas dos materiais após os tratamentos realizados. Posteriormente, por meio da técnica solvent casting foram desenvolvidos os filmes de PVA (Puro), PVA reforçado com casca de arroz, PVA reforçado com celulose e por fim o filme de PVA reforçado nanocelulose. Dessa forma, utilizou um teor de 1% em massa de reforço como padrão para todos os filmes. A partir das análises de espessura, gramatura e densidade dos filmes, identificou-se um acréscimo nos resultados para os filmes com os reforços em comparação ao filme de PVA (Puro). Ao realizar a inspeção visual dos filmes, verificou-se que o único filme que não apresentou alteração nesse aspecto foi o filme reforçado com nanocelulose. Já quando se analisou a flexibilidade dos filmes, verificou-se que a presença dos reforços na matriz de PVA não influenciou nesta propriedade. O filme reforçado com nanocelulose demonstrou ser menos solúvel, também exibiu a menor taxa de permeabilidade ao vapor d’ água. Através da microscopia óptica observou-se uma superfície livre de defeitos para o filme reforçado com nanocelulose ao contrário dos filmes reforçados com celulose e casca de arroz, que apresentaram alguns defeitos como por exemplo rugosidade e aglomerados. Ao avaliar o comportamento térmico dos filmes notou-se uma certa instabilidade térmica para o filme reforçado com celulose em relação aos demais filmes. No ensaio de biodegradabilidade, o filme com reforço de nanocelulose foi o único que suportou as condições do ensaio, chegando a se degradar totalmente ao fim dos 45 dias. Por último, ao analisar as propriedades mecânicas, foi visto que o módulo de elasticidade e a resistência a tração dos filmes reforçado de nanocelulose aumentou 295,45% e 29,6%, respectivamente em relação ao filme de PVA puro. Portanto, o filme de PVA reforçado com nanocelulose, indica ser uma grande alternativa para ser aplicado como embalagens biodegradáveis. The development of biodegradable materials has been stimulated in recent years, in the search for sustainable alternatives to the use of resources from fossil sources. Allied to this is the possibility of using raw materials from agro-industrial residues, which are often environmental liabilities, have low cost and high potential for the development of new materials. Thus, this work aimed to develop biodegradable films of polyvinyl alcohol matrix (PVA), reinforced with nanocellulose extracted from rice husk for application in packaging. For this, the rice husk in natura form was submitted to two processes for cellulose extraction: the alkaline treatment and bleaching. Soon after, nanocellulose was obtained from an acid hydrolysis with sulfuric acid. Rice husk, cellulose and nanocellulose were characterized through Fourier transform infrared (FTIR), X-ray diffraction (DRX) and thermogravimetric (TGA) spectroscopy analyses. Through these analyzes it was possible to notice that there was a change in the structures of the materials after the treatments performed. Subsequently, through the solvent casting technique, films of PVA (Pure), PVA reinforced with rice husk, PVA reinforced with cellulose and finally the PVA film reinforced with nanocellulose were developed. In this way, it used a content of 1% by mass of reinforcement as a standard for all films. From the analysis of thickness, weight and density of the films, it was identified an increase in the results for the films with reinforcements compared to the PVA film (Pure). By analyzing the transparency of the films, it was found that the only film that did not show changes in this aspect was the film reinforced with nanocellulose. When analyzing the flexibility of the films, it was found that the presence of reinforcements in the PVA matrix did not influence this property. The film reinforced with nanocellulose proved to be less soluble, it also exhibited the lowest water vapor permeability rate. Through optical microscopy it was observed a surface free of defects for the film reinforced with nanocellulose, unlike the films reinforced with cellulose and rice husk, which showed some defects such as roughness and agglomerates. When evaluating the thermal behavior of the films, a certain thermal instability was noted for the cellulose reinforced film in relation to the other films. In the biodegradability test, the film with nanocellulose reinforcement was the only one that withstood the test conditions for a period of 45 days. Finally, when analyzing the mechanical properties, it was seen that the modulus of elasticity and tensile strength of the reinforced nanocellulose films increased 295.45% and 29.6%, respectively, in relation to the pure PVA film. Therefore, the PVA film reinforced with nanocellulose, indicates to be a great alternative to be applied as biodegradable packaging.
Databáze: OpenAIRE
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