Biocompósitos obtidos a partir de polímeros biodegradáveis e resíduos lignocelulósicos. - Pereira, Jéssica Fernanda (2023)
A pesquisa e desenvolvimento de novos produtos biodegradáveis e provindos de fonte renovável tem aumentado nos últimos anos atendendo à uma tendência de mercado, tanto em função da maior compreensão dos consumidores em relação à procedência das matérias-primas, como dos processos empregados na sua manufatura. Com base nisso, novas estratégias tecnológicas têm sido utilizadas no desenvolvimento de novos produtos e processos que resultem em menores impactos ambientais. No presente trabalho, o objetivo geral foi produzir e caracterizar biocompósitos na forma de hidrogéis (filmes) a partir de misturas de gelatina, celulose extraída da casca de aveia, e goma xantana, assim como, filmes à base de poli (3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV), poli (adipato-co-tereftalato de butileno) (PBAT), e fibras de cânhamo, com vistas à sua aplicação na área cosmética e de alimentos, respectivamente. Com base nisto, a primeira etapa do presente estudo consistiu na produção e caracterização dos hidrogéis. Inicialmente, a celulose da casca de aveia foi extraída utilizando o ácido peracético como agente de deslignificação, e os ácidos cítrico e succínico foram empregados para modificação da celulose como agentes esterificantes em diferentes concentrações (0, 5, 12,5 e 20%) empregando-se o processo de extrusão reativa. Os resultados mostraram que a esterificação ocorreu em todas as amostras para ambos os ácidos, e que as amostras modificadas apresentaram maior hidrofobicidade, porém não sofreram alteração quanto à sua estrutura morfológica ou padrão de cristalinidade. Este estudo mostrou ser possível modificar a celulose através da reação com ácidos orgânicos utilizando um processo simples e ecologicamente correto baseado na extrusão reativa, que possui baixa geração de efluentes, tempos de reação curtos, e é escalonável para larga escala. Em seguida, amostras de celulose nativa e modificada foram empregadas como reforço em matrizes de gelatina e goma xantana para obtenção de hidrogéis na forma de filmes pelos processos de extrusão reativa e termoprensagem. A estratégia empregada neste estudo para obter os hidrogéis foi eficaz, resultando em materiais com propriedades promissoras para serem usados como formas farmacêuticas em potencial para liberação de compostos ativos em produtos cosméticos. A goma xantana atuou como um agente de reticulação alternativo na formação da matriz polimérica, resultando em hidrogéis que apresentaram intumescimento dependente do pH, e os maiores valores foram obtidos em pH 4, variando de 5,3 a 7,9 g/g. A celulose nativa ou modificada atuou como agente de reforço para os hidrogéis, aumentando a estabilidade térmica e a resistência à tração dos filmes quando empregada no nível mais alto (7%). Maior teor de celulose também resultou em maior capacidade de adsorção de água e permeabilidade ao vapor de água dos hidrogéis. Na segunda etapa, fibras de cânhamo (Cannabis sativa) foram caracterizadas quanto ao seu teor de proteínas, lipídios, umidade e lignina, e foram utilizadas na produção de filmes biodegradáveis a partir de misturas contendo diferentes concentrações de PHBV e PBAT, com a adição de cera de abelha ou de carnaúba. Os filmes foram produzidos por extrusão e termoprensagem, e foram caracterizados por suas propriedades mecânicas, ângulo de contato, MEV e permeabilidade ao vapor de água. A incorporação das fibras de cânhamo resultou em filmes com maior permeabilidade ao vapor de água e menor resistência mecânica em comparação aos materiais sem adição das fibras. Os filmes com a adição das ceras apresentaram propriedades mecânicas semelhantes às dos filmes preparados sem a cera, mas exibiram ângulo de contato significativamente maior (89º), e ainda, menor permeabilidade ao vapor de água, indicativo de sua maior hidrofobicidade. De forma geral, nas duas etapas deste estudo, tanto a celulose nativa ou modificada extraída da casca de aveia, como as fibras de cânhamo, resultaram em reforço das matrizes poliméricas obtidas, assim como, os processos empregados se mostraram adequados para a produção dos biocompósitos obtidos, que podem ser considerados como alternativas em potencial para a aplicação nos setores cosméticos e de alimentos.