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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Produção de nanocelulose a partir de bagaço de cana-de-açúcar e sua aplicação em filmes
Title Alternative: Production of nanocellulose from sugarcane bagasse and its application in films
Author: Pinto, Lidiane de Oliveira, 1994-
Advisor: Rezende, Camila Alves de, 1980-
Abstract: Resumo: A produção de celulose nanocristalina (CNC) e nanofibrilada (CNF) a partir de recursos renováveis, como as fibras lignocelulósicas, pode tanto trazer benefícios ambientais como também gerar produtos de alto valor agregado. A obtenção de CNCs é tradicionalmente realizada por meio de hidrólise ácida, enquanto um trabalho mecânico significativo é necessário para obter CNFs. Este processo pode ser facilitado por tratamentos oxidativos prévios, capazes de gerar repulsões eletrostáticas entre os grupos carregados das superfícies das fibras. Neste trabalho, estudou-se o efeito da oxidação na morfologia e nas propriedades das fibras e nanofibras de celulose extraídas de bagaço de cana-de-açúcar e de cavacos ("chips") de eucalipto. Para isso, as biomassas passaram por processos de polpação organossolve, branqueamento e oxidação mediada por TEMPO, variando-se a proporção do agente oxidante (5, 25 e 50 mmol de NaClO/g de substrato). Os resultados mostraram que as amostras de bagaço oxidadas com 25 e 50 mmol/g se desintegraram formando CNFs com diâmetros na faixa de 3-5 nm, sem necessidade de um processo mecânico de fibrilação. A sonicação destas amostras levou à formação de CNCs, acompanhado de aumento na transmitância para aproximadamente 60% e birrefringência. Pelos resultados de titulação condutimétrica, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS) e análise composicional, não foram observadas diferenças significativas no grau de oxidação entre as amostras de bagaço e de eucalipto. Desta forma, a fibrilação das amostras de bagaço de cana-de-açúcar, promovida por oxidação e sem ação mecânica, deve ser consequência da menor recalcitrância desta biomassa em comparação ao eucalipto. Filmes preparados com amostras de nanocelulose de diferentes morfologias foram produzidos e partículas com maior razão de aspecto e menor densidade de carga se mostraram eficientes na obtenção de filmes úmidos mais resistentes mecanicamente, possibilitando a produção de hidrogéis. Este trabalho fornece, portanto, uma nova estratégia para a obtenção de nanopartículas de celulose com diferentes morfologias, a partir do uso de uma matéria-prima pouco recalcitrante com diferentes densidades de carga na superfície

Abstract: Nanocrystalline (CNC) and nanofibrillated (CNF) cellulose production from renewable resources, such as lignocellulosic fibers, are associated to environmental benefits and can result in high added value products. CNC production is traditionally carried out by acid hydrolysis, while a significant mechanical stress is needed to obtain CNFs. This process can be facilitated by previous oxidative treatments able to impart electrostatic repulsion between surface charged groups. In this work, the effect of oxidation on the morphology and on the properties of cellulose fibers and nanofibers extracted from sugarcane bagasse and eucalyptus chips were studied. With this purpose, the biomasses underwent organosolv pulping, bleaching and TEMPO-mediated oxidation varying the ratio of the oxidizing agent (5, 25 and 50 mmol of NaClO / g of substrate). The results presented herewith showed that sugarcane bagasse pulp oxidized with 25 and 50 mmol/g disintegrated, forming CNFs with diameters in the 3-5 nm range, without the need of a mechanical fibrillation step. Sonication leads to the formation of CNCs in these samples, followed by a 60% increase in transmittance and to birefringence. Significant differences in the degree of oxidation of the two biomasses were not observed by conductimetric titration, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) or compositional analysis. Hence, the fibrillation without mechanical action that takes place in bagasse samples is assigned to the lower recalcitrance of this biomass as compared to eucalyptus. Films with nanocellulose of different morphologies were produced and particles with higher aspect ratio and charge density were efficient in obtaining wet films mechanically more resistant. Films prepared with nanocellulose of different morphologies were obtained and particles with higher aspect ratio and lower charge density produced wet films more mechanically resistant, allowing their application in hidrogels. Therefore, this work provides a new pathway to obtain cellulose nanoparticles with different morphologies, by combining a low recalcitrant raw material with different surface charge densities
Subject: Nanofibras de celulose
Nanocristais de celulose
Bagaço de cana
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: PINTO, Lidiane de Oliveira. Produção de nanocelulose a partir de bagaço de cana-de-açúcar e sua aplicação em filmes. 2019. 1 recurso online (82 p.). Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química, Campinas, SP.
Date Issue: 2019
Appears in Collections:IQ - Tese e Dissertação

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