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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29705| Título: | Nanocompósitos de nanowhiskers de fibra de mandioca e álcool polivinílico empregando eletrofiação |
| Título(s) alternativo(s): | Nanocomposites of cassava nanowhiskers and polyvinyl alcohol using electrospinning |
| Autor(es): | Souza, Bruno Venson de |
| Orientador(es): | Bittencourt, Paulo Rodrigo Stival |
| Palavras-chave: | Biopolímeros Nanotecnologia Celulose Biopolymers Nanotechnology Cellulose |
| Data do documento: | 19-Mar-2021 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Medianeira |
| Citação: | SOUZA, Bruno Venson de. Nanocompósitos de nanowhiskers de fibra de mandioca e álcool polivinílico empregando eletrofiação. 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologias Ambientais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2021. |
| Resumo: | A produção de mandioca está associada a geração de grandes quantidades de resíduos líquidos e sólidos com limitadas opções de reuso no ciclo de vida da indústria. Em países em desenvolvimento, a reciclagem dos resíduos da mandioca é uma boa oportunidade de redução dos impactos associados as limitadas opções de disposição e aproveitamento desse subproduto. Os resíduos de bagaço da mandioca incluem em sua composição celulose, lignina, hemicelulose e proteínas que fazem parte de uma pasta úmida resultante do processamento industrial. Como a celulose é um polímero natural com características interessantes devido a sua estrutura cristalina, o tratamento a partir de processos químicos como mercerização, branqueamento, hidrólise ácida e diálise promove a extração de boa parte dos elementos não cristalinos da composição dos resíduos da mandioca formando estruturas bidimensionais conhecidas como nanowhiskers. A oportunidade de reforço de polímeros para formar nanocompósitos a partir de nanowhiskers com matrizes tais como o Álcool Polivinílico (PVA) que é muito utilizado na indústria de alimentos e farmacêutica pode promover contribuições benéficas a indústria dos polímeros em atenção aos problemas associados a dificuldade de quebra das cadeias de moléculas de polímeros artificiais. Este trabalho utilizou a técnica de processamento de polímeros por eletrofiação com reforço de nanowhiskers de mandioca para reforçar 0%, 1%, 2,5% e 5% (massa/massa) de matriz polimérica de PVA a partir do tratamento químico de fibras de mandioca. O processamento por eletrofiação partiu da aplicação de tensões entre 15 e 18kV em uma solução de PVA e nanowhiskers de mandioca utilizando coletor rotativo. Pode ser observado aumento da cristalinidade da amostra de fibra bruta de mandioca com o tratamento químico por mercerização, branqueamento, hidrólise ácida e diálise a partir dos ensaios de espectroscopia no infravermelho e difração de Raios-X. Foram observadas melhorias na estabilidade térmica do polímero reforçado com 5% de nanowhiskers de mandioca em relação as demais amostras eletrofiadas. O processamento por eletrofiação possibilitou obter fibras com diâmetro entre 150 e 600nm a partir da calibração dos parâmetros técnicos e ambientais necessários a geração de nanofibras. O tratamento químico dos resíduos da mandioca está associado a consideráveis quantidades de recursos que geram baixas produtividades de material ao final do tratamento e processamento por eletrofiação. No tratamento da fibra de mandioca foi obtida uma produtividade massa/massa de 13,5% de nanowhiskers e na eletrofiação por coletor rotativo, foram obtidas taxas de produção massa/massa entre 0,91% e 4,55% ao final do processamento do polímero com reforço de sua matriz. |
| Abstract: | Cassava production is associated with large amounts of solid and liquid wastes that have scarce options to reuse in the industry life cycle. In developing countries, the recycling of cassava waste is a good opportunity for reducing impacts from the limited options linked to environmental issues and associated with the disposal and reutilization of this residue. Cassava starch waste include cellulose, lignin, hemicellulose and proteins in a humid pasta by-product of the industrial processing. As cellulose is an interesting polymer for its crystalline structure, the cassava starch treatment from chemical process like mercerization, bleaching, acid hydrolysis and dialysis foster the extraction of the non-crystalline elements resulting in nanostructures known as nanowhiskers for its two-dimensional nanoscale. The opportunity of reinforcing polymers to form nanocomposites with matrixes such as polyvinyl alcohol (PVA) that are very used in the food and pharmaceutical industry also may promote benefits due to the challenge of artificial polymers chain molecules breaking. This work applied electrospinning processing technique to reinforce PVA matrix with cassava nanowhiskers chemically treated in mass/mass percentages of 0, 1, 2.5 and 5. Electrospinning process applied a tension between 15 to 18kV to the solution of PVA and cassava nanowhiskers using rotative collector. According to FTIR and X-ray diffraction test it was possible to have crystallinity increase of the cassava starch sample with mercerization, bleaching, acid hydrolysis and dialyze on chemical treatment. There were achieved improvements in thermal stability of the solution using 5% nanowhiskers reinforcement compared to the other samples electrospun. Polymer process generated fibers ranging 150 to 600 nanometers diameter from calibrated technical and environmental conditions to have electrospun nanofibers. Chemical treatment of the cassava waste is associated with the use of considerable amount of resource that generate low productivity of final material after electrospinning process. Cassava starch treatment acquired mass/mass productivity of 13,5% and at the conclusion of the electrospinning process percentages of 0,91% and 4,55% mass/mass productivity using rotative collector in PVA matrix reinforced with nanowhiskers. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29705 |
| Aparece nas coleções: | MD - Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Ambientais |
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