Aspectos técnicos e avaliação de ciclo de vida da extração de nanocristais de celulose bacteriana produzida em suco de caju. - PINHEIRO, J. A. (2016)
Os nanocristais de celulose (NCCs) são domínios cristalinos obtidos de fontes celulósicas que, quando isolados, têm sido avaliados como material de reforço em matrizes poliméricas pelo seu potencial em melhorar as propriedades mecânicas, ópticas, dielétricas, dentre outras, dessas matrizes. Nesse trabalho, NCCs foram obtidos a partir de celulose bacteriana (CB) produzida em um meio alternativo que foi o suco de caju. Diversas fontes de carbono alternativas têm sido estudadas para a produção de CB obtendo-se resultados satisfatórios quando se compara com métodos tradicionais que utilizam meio sintéticos. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivos: i) apresentar processos de extração de NCC a partir da CB (NCCB), caracterizando-se esses materiais; e ii) avaliar os impactos ambientais de ciclo de vida dos NCCB. As CB e NCCB foram caracterizadas por Espectroscopia na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Difração de Raios-X (DRX), Análise Termogravimétrica (ATG), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) e Potencial Zeta. A ferramenta utilizada para a avaliação ambiental foi a Análise de Ciclo de Vida (ACV), com escopo do berço ao portão, sendo contemplados os seguintes blocos de processos: i) produção de CB, abrangendo os processos unitários de pré-ativação da bactéria, ativação da bactéria e cultivo estático; ii) pré-tratamento, que abrange os processos de purificação e neutralização das películas de CB; e iii) extração de NCCB, que contempla os processos de trituração das películas de CB, hidrólise ácida, centrifugação e diálise. As películas de CB foram obtidas a partir da inoculação de Gluconoacetobacter hansenii em suco de caju suplementado. Em seguida, se propôs dois cenários para avaliação ambiental: o cenário I, inseriu-se H2O2 1% na purificação convencional com NaOH 2% e no cenário II, excluiu-se a etapa de purificação. Para obtenção dos NCCB, procedeu-se à hidrólise ácida das CBs produzidas pela metodologia convencional e seus respectivos cenários, utilizando-se ácido sulfúrico (H2SO4) na concentração de 60% (m/m) em combinação com ácido clorídrico (HCl) 37% (m/m). As películas de CB apresentaram estabilidade térmica e índice de cristalinidade (IC) satisfatórios, com temperaturas TOnset variando entre 277°C a 318°C e IC com variação entre 69% e 80,7%. As suspensões de NCCB obtidas apresentaram aspecto gelatinoso típico e potencial zeta variando de -62 mV a -35 mV, o que configura estabilidade das suspensões. As NCCB apresentaram boa estabilidade térmica, com temperaturas TOnset de 228°C para a metodologia convencional (MC), 300°C para o cenário I e 278°C para o cenário II. Notou-se também que os NCCB 4 apresentaram bons ICs, com valores de 84,31% para MC, 83,7% para o cenário I e 81,8 % para o cenário II. Foram observadas, ainda, nanoestruturas com comprimentos (L) entre 1347 nm a 1852 nm e diâmetros (D) situados entre de 59 nm e 80 nm, o que reproduziu boa razão de aspecto (L/D) de 23,2 (MC), 23,3 (Cenário I) e 21,9 (Cenário II). Isso demonstra que os nanocristais de celulose produzidos podem ser indicados como reforço em matrizes poliméricas. A avaliação ambiental mostrou que o bloco que mais contribui com os impactos ambientais dos NCCB foi o processo purificação das películas de CB. A análise de cenários do processo de purificação mostrou que os dois cenários avaliados foram menos impactantes que o processo convencional em todas as categorias de impacto avaliadas. Conclui-se que os NCCB obtidos a partir dos cenários possuem características semelhantes aos da metodologia convencional, principalmente os NCCB obtidos de CB não purificadas. Portanto, avaliando quimicamente e ambientalmente, os cenários I e II apresentaram resultados que os tornam capazes de substituir o processo convencional.