Corpo Discente - Egressos
Fabiane Fernandes da Silva
| Título | NANOCELULOSE: obtenção de celulose em nanoescala utilizando Líquidos Iônicos de Aminoácidos de Colina (LIs[AA][Ch]) | ||||||||||||||||||||||||
| Data da Defesa | 01/09/2023 | ||||||||||||||||||||||||
| Download | Visualizar a Tese(1.84MB) | ||||||||||||||||||||||||
Banca
| |||||||||||||||||||||||||
| Palavras-Chaves | nanocelulose; líquidos iônicos; biomassas; pré-tratamento. | ||||||||||||||||||||||||
| Resumo | A nanocelulose (NC) tem se destacado na última década como matéria-prima promissora em diversas áreas no âmbito científico, como biomedicina, indústria de cosméticos, indústria farmacêutica, dentre outras. Uma série de metodologias tem sido desenvolvida para extração deste biopolímero, surgindo dentro desse contexto, o uso de Líquidos Iônicos (LIs), solventes com capacidade de solubilizar a biomassa lignocelulósica, tornando-a propensa a produzir NC. A presente pesquisa teve como objetivo principal, obter nanocristais ou nanofibras de celulose a partir de biomassas residuais vegetais - casca de arroz (Oryza sativa) e pseudocaule da bananeira (Musa cavendishii) - utilizando Líquidos Iônicos de Aminoácidos de Colina (LIs[AA][Ch]). A metodologia consistiu na caracterização química das biomassas para identificação dos teores de umidade, cinzas, extrativos, lignina, hemicelulose e celulose. Posteriormente, ocorreu a síntese de três LIs: Arginato de Colina ([Arg][Ch]), Glicinato de Colina ([Gly][Ch]) e Lisinato de Colina ([Lys][Ch]), analisados por meio de Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR). As biomassas foram submetidas a um pré-tratamento utilizando os solventes sintetizados. As amostras resultantes do processo foram analisadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Difração de Raios-X (DRX) e Análise Termogravimétrica (TGA). Obtiveram-se percentuais de celulose - principal polímero - de 49,64 ± 0,92% e 35,86 ± 0,70% para a casca de arroz e pseudocaule da bananeira, respectivamente. Os espectros de FT-IR demonstraram eficiência na síntese dos LIs. As micrografias de MEV revelaram que o ([Arg][Ch]) causou maior ruptura nas fibras que ([Gly][Ch]) e ([Lys][Ch]). As imagens de MET permitiram a visualização de nanofibras de celulose com diâmetro de 2 a 16 nm. Nanocristais de celulose não foram obtidos, entretanto, algumas modificações foram observadas nos difratogramas. As curvas de termogravimetria demonstraram que as amostras pré-tratadas com ([Arg][Ch]) apresentaram maior estabilidade térmica. Dessa forma, o pré-tratamento das biomassas com os (LIs[AA][Ch]) em estudo demonstrou-se eficaz na desestruturação dos componentes amorfos, e a atuação do ([Arg][Ch]) sobre as fibras foi capaz de gerar Celulose Nanofibrilada (CNF). | ||||||||||||||||||||||||
| Abstract | Nanocellulose (NC) has stood out in the last decade as a promising raw material in several areas in the scientific field, such as biomedicine, the cosmetics industry, the pharmaceutical industry, among others. A series of methodologies have been developed for the extraction of this biopolymer, arising within this context, the use of Ionic Liquids (ILs), solvents with the ability to solubilize lignocellulosic biomass, making it prone to produce NC. The main objective of this research was to obtain cellulose nanocrystals or nanofibers from residual plant biomasses - rice husk (Oryza sativa) and banana pseudostem (Musa cavendishii) - using Ionic Liquids of Choline Amino Acid (ILs[Ch][AA]). The methodology consisted of the chemical characterization of the biomasses to identify the contents of moisture, ash, extractives, lignin, hemicellulose and cellulose. Subsequently, three LIs were synthesized: Choline Arginate ([Ch][Arg]), Choline Glycinate ([Ch][Gly]) and Choline Lysinate ([Ch][Lys]), analyzed by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR). The biomasses were submitted to a pre-treatment using the synthesized solvents. The samples resulting from the process were analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), X-ray Diffraction (XRD) and Thermogravimetric Analysis (TGA). Cellulose percentages - the main polymer - were 49.64 ± 0.92% and 35.86 ± 0.70% for rice husk and banana pseudostem, respectively. The FT-IR spectra demonstrated efficiency in the synthesis of LIs. SEM micrographs revealed that ([Ch][Arg]) caused greater rupture in the fibers than ([Cho][Gly]) and ([Ch][Lys]). The TEM images allowed the visualization of cellulose nanofibers with a diameter of 2 to 16 nm. Cellulose nanocrystals were not obtained, however, some modifications were observed in the diffractograms. The thermogravimetry curves showed that the samples pretreated with ([Ch][Arg]) showed higher thermal stability. Thus, the pre-treatment of the biomasses with the (ILs[Ch][AA]) under study proved to be effective in the destructuring of the amorphous components, and the action of the ([Ch][Arg]) on the fibers was able to generate Nanofibrillated Cellulose (NFC) | ||||||||||||||||||||||||
Parceiros
