Resumo: O upcycling de resíduos agroindustriais em novos produtos de valor é uma estratégia para mitigar os impactos ambientais e aumentar a circularidade dos materiais - duas premissas para um desenvolvimento sustentável. Este estudo avaliou a possibilidade de incorporação de resíduos de casca de ovo em filme biodegradável que, por sua natureza hidrofílica, precisa de aprimoramento nas suas propriedades mecânicas e de barreira. A casca do ovo foi moída por jatos de ar/moinho de esferas assistido por ultrassom em uma tentativa de atingir partículas micro e nanométricas e depois foi caracterizada pelo tamanho, forma e composição química. Filmes de pectina/amido de mandioca usando glicerol como plastificante foram produzidos por casting contínuo. Avaliou-se o efeito da concentração de casca de ovo (2 a 8% p/p) bem como do tamanho de partículas (D50=7,92 ± 0,5 µm (ESBU - partícula de casca de ovo obtida por moagem de esferas) e D50=2,79± 0,03 µm (ESAJ - partícula de casca de ovo obtida por moagem por jatos de ar) na produção destes filmes. Filmes com partícula ESBU, mesmo na menor concentração apresentaram pontos de aglomeração vistas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) enquanto que filmes com ESAJ ficaram uniformes e foram avaliados quanto a barreira à água, propriedades mecânicas, ópticas e térmicas. Os filmes reforçados com casca de ovo mostraram-se mais opacos e rígidos. A adição de casca de ovo aumentou significativamente a resistência à tração (aumento de 32%), módulo de elasticidade (aumento de 29,7%) e Permeabilidade ao vapor de água - PVA (redução de 59%). A incorporação de apenas 2% de casca de ovo reduziu a solubilidade em 42%, o que resultou em uma maior barreira à água para todos os biocompósitos. As análises termogravimétrica (TGA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC) indicaram ligeira perda de estabilidade térmica com a adição de casca de ovo, mas não na faixa de aplicação de embalagens. A formulação com 6% ESAJ foi aplicada como cobertura em papel kraft por casting contínuo e a capacidade de absorção de água e óleo do sistema papel-filme foi avaliada. Foi observado que durante o casting o papel utilizado absorveu parte da solução filmogênica e o papel revestido resultante não ofereceu barreira a água e óleo. Estes resultados mostraram que a casca de ovo pode ser usada para aumentar resistência mecânica e de barreira em filmes a base de amido e pectina, mas para a aplicação do filme como revestimento de embalagens celulósicas, o papel precisa ter resistência à umidade suficiente para se realizar o casting ou utilizar outras metodologias de recobrimento, como laminação utilizando adesivos biodegradáveis Ver menos

Abstract: Upcycling of agroindustrial waste into new valuable products is a strategy for mitigating environmental impacts while increasing material circularity, two premises for a sustainable development. This study evaluated the possibility of using eggshell waste as a reinforcing agent in biodegradable films which, due to its hydrophilic nature, needs improvement in its mechanical and barrier properties. Eggshell was grounded by ultrasound-assisted ball/air jet milling in a top-down attempt to target micro and nanosized particles, and further characterized by size, shape and chemical composition. Pectin/starch films using glycerol as plasticizer were produced by continuous casting. The effect of eggshell concentration (2 to 8% w/w) as well as particle size (D50=7.92 ± 0.5 µm (ESBU- eggshell particle by ball milling) and D50=2.79 ± 0.03 µm (ESAJ- eggshell particle by air jet milling)) in the production of these films was evaluated. Films with ESBU particles, even at the lowest concentration, showed agglomeration points seen by scanning electron microscopy - SEM, while films with ESAJ were uniform and were evaluated for water barrier, mechanical, optical and thermal properties. The eggshell-reinforced biocomposites were more opaque and rigid. The addition of eggshell significantly improved tensile strength (32% increase), elastic modulus (29.7% increase) and water vapor permeability - WVP (59% decrease). The incorporation of only 2% eggshell reduced the solubility by 42%, which resulted in a higher water barrier for all biocomposites. Thermogravimetric (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC) analysis indicated a slight loss of thermal stability with the addition of eggshell, but not in the packaging application range. The formulation with 6% ESAJ was applied as a coating on kraft paper by continuous casting and the water and oil absorption capacity of the film and coated paper were evaluated. It was observed that during casting the paper used absorbed part of the filmogenic solution and the final coated paper didn't offer water and oil barrier. These results showed that eggshell can be used to increase mechanical and barrier strength in films based on starch and pectin, but for the application of the film as a coating for cellulosic packaging, the paper needs to have sufficient moisture resistance to perform casting or using other coating methodologies, such as lamination using biodegradable adhesives Ver menos