ÁREA
Iniciação Científica
Autores
de Oliveira, J.J.P. (IFPA/CAMPUS BELEM) ; dos Reis, B.R. (IFPA/CAMPUS BELEM) ; Nascimento, I.B.S. (IFPA/CAMPUS BELEM) ; de Moraes, B.F. (IFPA/CAMPUS BELEM) ; de Ferreira, R.K. (IFPA/CAMPUS BELEM) ; Fernandez, O.J.C. (IFPA/CAMPUS BELEM) ; da Conceição, L.R.V. (UFPA) ; Figueira, B.A.M. (UFOPA) ; da Luz, P.T.S. (IFPA/CAMPUS BELEM)
RESUMO
O descarte irregular do açaí (Euterpe oleracea), gera uma quantidade de resíduos que resultam em problemas sociais. Por isso, há grande interesse por aplicações para a biomassa do açaí agregando valor à cadeia produtiva e ao desenvolvimento social. Sendo assim, este trabalho tem como objetivo preparar biofilmes reforçados com nanocelulose (NC) a partir das fibras. Logo, foram submetidas a tratamento alcalino e branqueamento, seguido de hidrólise ácida, centrifugação e diálise. Preparou-se filmes com fibras naturais e alcalinizadas, para comparação. Avaliou- se quanto a morfologia pelo MEV e análise térmica. Os biofilmes possuem aspecto morfológico homogêneo e com boa estabilidade térmica. Diante dos dados obtidos, os biofilmes se mostraram promissores para aplicação em produtos
Palavras Chaves
biomassa de açaí; nanocelulose; biofilmes
Introdução
A questão da utilização de matérias de produtos de uso único são rotineiros tais como copos, pratos e talheres de plásticos e outros produtos à base de polímeros sintéticos, ocasiona uma enorme quantidade de resíduos que são descartados no meio ambiente sem o devido tratamento. Polímeros sintéticos moldaram o nosso mundo em produtos de alto desempenho e elevada resistência que, segundo Wang et al. (2021), leva a sua biodegradação completa em décadas. Buscando um ambiente sustentável a procura por produtos de base agropecuária e subprodutos são opções frequentes (OKOLI & OFOMAJA, (2019). Segundo Oenning et al. (2021), os biopolímeros de amido são alternativas promissoras devido à disponibilidade na natureza, baixo custo e capacidade de degradação e com potencial em aplicação em filmes biodegradáveis. O amido como material polimérico apresenta algumas limitações como baixa resistência mecânica e absorção de água. De acordo com Azevêdo et al., (2018), para melhoria das propriedades do amido seria produção de filmes com incorporação de outros materiais. Segundo Spadetti et al. (2017), o emprego de fibras naturais em compósitos e nanocompósitos poliméricos está sendo utilizado cada dia mais. Outros grandes causadores de poluição, são os resíduos sólidos, dentre eles destaca-se o despolpamento do açaí que gera uma quantidade volumosa de resíduos, em torno de 1,4 milhão de toneladas por ano na região amazônica (JORGE, 2022). Esse resíduo, geralmente, é descartado de forma irregular causando problemas ambientais e de saúde pública, havendo poucos métodos de descartes apropriados. Propondo-se buscar alternativas visando minimizar os dando causados pela produção de polímeros sintético e resíduos sólidos, o presente trabalho propõe desenvolver biofilmes de amido de mandioca reforçados com fibras e nanocelulose de açaí. Seus objetivos específicos são: produzir biofilmes de fibra in natura (BFN), fibra alcalinizada (BFA) e nanocelulose (BNC); caracterizar sua morfologia através da técnica de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e avaliar a estabilidade térmica, por análise Termogravimétrica (TG/DTG).
Material e métodos
Os tratamentos físicos iniciaram com as fibras lavadas e secas no período de 24 horas a 60°C na estufa. Em seguida, trituradas no equipamento moinho de facas e por meio de análise granulométrica obteve-se tamanhos menores de fibras uniformes. Adaptado, Cidreira (2019). Os tratamentos alcalinos nas fibras, realizados com NaOH a 2%, utilizando agitador magnético com aquecimento por 4 horas à 80°C. O produto foi filtrado utilizando a bomba de vácuo, até neutralizar o pH. Em seguida, passaram pelo processo de branqueamento utilizando H2O2 30% e NaOH 4 %. A mistura foi colocada à agitação por 2 horas 60°C, filtradas e secas por 2 horas à 70°C. Para hidrolise ácida, usou-se H2SO4 40% sob agitação constante por 90 minutos a 50°C. Em seguida, utilizando a metodologia adaptada de Candinho (2020), as amostras foram centrifugadas concentrando a suspensão e neutralizando na diálise. O processo de produção dos biofilmes, foi segundo a técnica Casting, que consiste na preparação de uma solução filmogênica, com a dissolução de amido de mandioca, glicerol e água destilada. Realizou-se três formulações variando o tipo de material incorporado, sendo eles 4g de nanocelulose (NC), 8g de fibras in natura (FIN) e 7g de fibras alcalinizadas (FA). Posteriormente, as soluções foram aquecidas até a gelatinização do amido a 70°C, por 15 minutos, sob agitação constante. A solução resultante foi adicionada em formas e desidratada por 24h (SILVA et al., 2020). As micrografias das amostras foram analisadas pelo Microscópio eletrônico de Varredura (MEV), modelo TESCAN e para análise Termogravimétricas (TG) utilizou- se o analisador térmico da marca SHIMADZU, a fim de verificar a variação de massa da amostra em função do tempo. Metodologia adaptada de Braga et al. (2021).
Resultado e discussão
Os biofilmes na Figura 1 - a) BFN apresentou excelente distribuição das fibras
in natura como material de reforço, sua superfície visualmente lisa, apenas
algumas pequenas regiões de vazios próximo da borda do biofilme e o mesmo
apresenta coloração amarronzada. O biofilme b) BFA, exibiu igualmente excelente
dispersão de forma aleatória das fibras alcalinizadas na matriz de amido, também
nítido algumas regiões de vazio e bolhas na borda do biofilme e manifestou uma
coloração amarronzada intenso devido aos tratamentos alcalinos realizados nas
fibras. Para o biofilme c) BNC, perceptível excelente interação entre a matriz
de amido e material de reforço, apresentando coloração branca. O mesmo exibe
próximo a borda uma falha na distribuição da solução filmogênica, podendo estar
relacionada ao condicionamento do material no recipiente.
Na micrografia do MEV para o BFN na Figura 1 – d) observa-se aglomerado de
fibras recobertos pela matriz de amido e distribuídas em várias direções, logo o
mesmo apresenta maior concentração de reforço. Em comparação ao BFA Figura 1 –
e) visualmente exibiu uma interação melhor entre as fibras e a matriz,
apresentando algumas rachaduras, podendo estar associado a intensidade dos
feixes eletrônicos na superfície do biofilme no momento da realização da
caracterização, associado ao efeito da distribuição das fibras na matriz ou o
processo de preparação e pós cuidados com o biofilme (MORAES, 2009). Em paralelo
na Figura 1 - f) a microscopia do BNC é possível verificar uma superfície
homogênea, com ausência de rachaduras. Aparentemente, o material de reforço está
homogeneamente dispersa na matriz e que apresentou visualmente melhor interação
comparado aos demais.
Em relação as curvas de TG/DTG da Figura 2 dos biofilmes – BFN; BFA e BNC, as
análises do BFN ocorreu principalmente em 4 eventos, enquanto para BFA e BNC em
três principais. No primeiro evento térmico apresentou comportamento similar
para todos os biofilmes, atribuindo a evaporação da água. (LIMA et al., 2021).
No próximo evento inicia a degradação do glicerol e componentes lignocelulósicos
observando na faixa de 139 a 250ºC houve uma pequena perda de massa. De acordo,
com Schlemmer et al. (2010) o glicerol apresenta temperatura de decomposição em
torno de 213 °C. Para o BNC ocorre também no segundo evento a quebra das
moléculas de celulose mais internas, que não houveram contato significativo com
H2SO4 durante a hidrólise (SEIXAS, 2018). O próximo evento está relacionado ao
início de decomposição do amido na faixa de 260 a 375 °C. Segundo Castanho
(2020) a degradação térmica do amido de diferentes fontes (milho, cassava,
batata e arroz) ocorre na faixa de 274-374 °C. No quarto evento para o BFN
finaliza a decomposição do amido e lignina.
Conclusões
Este trabalho desenvolveu biofilmes reforçados de fibras e nanocelulose obtidas do mesocarpo do açaí, fornecendo indicativos nas propriedades de microestruturais e térmicas. Dessa maneira, mostrou-se que os biofilmes desenvolvidos, apresentaram aspecto visual e morfológico homogêneo, além de termicamente estável. Mediante os resultados, o biofilme de interesse, BNC, constituindo 4g de NC forneceu uma excelente superfície e coloração. As análises morfológicas e termogravimétricas foram eficientes para avaliar a distribuição da nanocelulose na matriz e estabilidade de degradação térmica. Nesse sentido, os dados obtidos dos biofilmes mostraram potencial para a aplicação em produtos, tornando de grande interesse encontrar novas aplicações para o caroço de açaí agregando valor à cadeia produtiva e promovendo o desenvolvimento local e social.
Agradecimentos
Os autores agradecem ao IFPA, por meio da PROPPG, pelo apoio financeiro. E ao Laboratório de Pesquisa (LABPESQ), pelo apoio técnico-científico.
Referências
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