Desenvolvimento de filmes densos de quitosana para aplicações como membranas e embalagens

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Pavoni, Julia Menegotto Frick
• Orientador(a): Tessaro, Isabel Cristina, Pollo, Liliane Damaris
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Quitosana; Biopolímeros; Embalagem
• Palavras-chave em Inglês: Biopolymer; Food packaging; Dense membranes; Films; Chitosan
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/188022

A escassez de recursos fósseis aliada ao impacto ambiental gerado pelo descarte de embalagens não biodegradáveis tem impulsionado as pesquisas com biopolímeros, como a quitosana. Esta possui características antimicrobiana e biodegradável e é solúvel em meio aquoso levemente ácido, o que permite a sua utilização em diversas aplicações, inclusive filmes e membranas. As características desses materiais dependem das condições de preparo, tais como a natureza do ácido, o uso de aditivos, modificações químicas e pós-tratamentos. Desta forma, a proposta deste trabalho foi avaliar a influência do uso dos ácidos láctico e acético na formação de filmes de quitosana e o efeito do agente reticulante glutaraldeído nas suas características, com o objetivo de avaliar a viabilidade da utilização como embalagens e membranas. Um pós-tratamento alcalino (NaOH) também foi avaliado. O preparo dos filmes densos foi realizado pela técnica de casting seguido por evaporação do solvente em estufa. Os resultados demonstraram que o tipo de ácido utilizado, a reação de reticulação e o pós-tratamento com NaOH têm grande influência nas características finais dos filmes. Os filmes fabricados com o ácido acético apresentaram maior rigidez e menor deformação em comparação aos filmes fabricados com o ácido láctico, com Módulo de Young (MY) e elongação de 1133 MPa e 45 %, enquanto os valores encontrados para os filmes com ácido láctico foram de 0,83 MPa e 202 %. Observou-se também que a reticulação diminuiu o percentual de deformação dos filmes em mais de 90 % para aqueles com maior percentual de agente reticulante e evitou a solubilização dos filmes em água mesmo para os menores percentuais de reticulação. Ainda, para os filmes fabricados com o ácido acético, a adição do agente reticulante reduziu o grau de inchamento, passando de 1617 % (filme com 0,5 % (m/m) de glutaraldeído) para 235 % (filme com 10 % (m/m) de glutaraldeído). Com o pós-tratamento alcalino foi observado comportamento semelhante à reação de reticulação em relação às propriedades mecânicas e ao percentual de inchamento, e, quando utilizados conjuntamente, ocorreu uma intensificação destes efeitos nas características dos filmes, aumentando ainda mais a rigidez e diminuindo a elongação dos filmes, chegando a valores de MY e elongação de 5745 MPa e 1 %. Com relação à avaliação para aplicação como embalagens, observou-se que os filmes preparados com ácido acético reticulados e/ou tratados com NaOH possuem estrutura mais rígida e frágil em comparação ao filme comercial de PVC, exceto o filme fabricado com o ácido láctico e não reticulado, que apresentou propriedades semelhantes e elongação maior que 200 %. Os filmes de quitosana não-reticulados preparados com os ácidos láctico e acético, e o filme preparado com ácido acético e pós-tratado com NaOH, apresentaram menor permeância ao vapor d’água (1,58; 1,17 e 3,21 g h-1 m-2 kPa-1, respectivamente) em comparação ao filme comercial de PVC (3,75 g h-1 m-2 kPa-1), mostrando melhor propriedade de barreira. Para aplicação como membranas, testes em sistemas de bancada de pervaporação (PV) e nanofiltração (NF) indicaram que as membranas à base de quitosana apresentam potencial para futuras aplicações; para a NF, as membranas mostraram maiores retenções salinas para sais divalentes em comparação ao cloreto de sódio (NaCl) e, nos experimentos de remoção de etanol por PV, mostraram maior seletividade ao etanol, alcançando-se valores de seletividade maiores que 1,0 e fluxo de etanol no permeado de até 0,74 L m-2 h-1. Os filmes de quitosana apresentaram propriedade antimicrobiana em testes de inibição e também biodegradabilidade em solo após um período de 28 dias.