dissertação
Utilização de quitosana, celulose nanofibrilada e óleo essencial de gengibre (Zingiber Officinale L.) para o desenvolvimento de filmes nanocompósitos
Use of chitosan, nanofibrillated cellulose and ginger essential oil (Zingiber Officinale L.) for the development of nanocomposites films
Registro en:
ABRAS, C. M. Utilização de quitosana, celulose nanofibrilada e óleo essencial de gengibre (Zingiber Officinale L.) para o desenvolvimento de filmes nanocompósitos. 2019. 61 p. Dissertação (Mestrado em Agroquímica)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2018.
Autor
Abras, Camila Marra
Institución
Resumen
Most of the products in our daily lives are petroleum-based materials. However, using
petroleum has impacted the conservation and sustainability of the planet, especially
considering shelf life and post consumption. Thus, based on a perspective of waste reuse, this
study proposes a new possibility for this daily reality through the use of raw materials from
the fishing and the cellulose industry. We developed nanocomposite films of chitosan (Q),
nanofibrillated cellulose (NF) and ginger essential oil (Zingiber officinale L.) (OEG). The
components of the ginger essential oil were identified using Gas chromatography–mass
spectrometry (GC-MS). The polymer matrix (Q), reinforcement (NF), oil (OEG), and
nanocomposite films were characterized by thermogravimetric analysis (TG) and Fourier
Transform infrared spectroscopy (FTIR). The microstructural evaluation of the films was
performed by scanning electron microscopy (SEM). The degradation studies of the
nanocomposite films were carried out by artificial degradation in accelerated aging chamber
and biodegradation in simulated soil. The mechanical properties (tensile strength and modulus
of elasticity) and physical properties (moisture, water vapor permeability, and optical
properties) of the films were also analyzed. The chromatographic results of the oil identified
zingiberene as the major component. The contribution of the constituents was observed by
means of TG and FTIR analysis. SEM results showed that the nanocomposite films presents
absence of phase separation, besides being compact and with good filling effect, which is a
positive factor in the improvement of mechanical resistance. The addition of nanofibrillated
cellulose and ginger essential oil increased the blockade to water vapor. The tensile strength
showed higher efficiency in the nanocomposite films that present maximum concentration of
chitosan. However, it was not observed for elasticity. The transparency of the films was
decreased with the addition of chitosan, nanofibrillated cellulose and/or ginger essential oil.
Nanocomposite films showed high biodegradability. Homogeneity and transparency are
present in the composites and are essential characteristics for which the films can act as food
packaging. The study showed the individual and interaction potential of the constituent
materials of the nanocomposite films. As a result, they become promising for the production
of non-polluting packaging. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Grande parte dos produtos que estão presentes em nosso cotidiano, se utilizam de matéria
prima oriunda do petróleo. No entanto uso demasiado, o descarte inadequado de produtos
derivados desta matéria prima (quando se trata do pós consumo e o tempo de vida útil de seus
produtos derivados) vem impactando na conservação e sustentabilidade do planeta. Portanto,
alicerçando-se em uma perspectiva de reaproveitamento de resíduos, esse estudo tem como
proposta sugerir uma nova possibilidade para esta realidade cotidiana através da utilização de
matérias primas oriundas da indústria de pesca e celulose, a partir do desenvolvimento filmes
nanocompósito de quitosana (Q), celulose nanofibrilada (NF) e óleo essencial de gengibre
(Zingiber officinale L.) (OEG). Os componentes do óleo essencial de gengibre foram
identificados a partir da análise de cromatográfica gasosa acoplada ao espectrômetro de
massas (GC/MS). A caracterização a matriz polimérica (Q), do reforço (NF), do óleo (OEG)
e dos filmes nanocompósitos foram feitas por analise termogravimétrica (TAG) e
espectroscopia de infravermelho por reflexão atenuada (FTIR). A avaliação microestrutural
dos filmes foi realizada por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os estudos
de degradação dos filmes nanocompósitos foram feitos por degradação artificial em câmara
de envelhecimento acelerado e biodegradação em solo simulado. Também foram analisadas
as propriedades mecânicas (resistência a tração e módulo de elasticidade) e físicas (umidade,
permeabilidade ao vapor de água e propriedade óptica) dos filmes. A cromatografia do óleo
usado identificou o zingibereno como componente majoritário. A contribuição dos
constituintes foram observadas por meios das análises como TGA e FTIR. Os resultados do
MEV mostraram filmes nanocompósitos com ausência de separação de fases, compactos e
com bom efeito de preenchimento, tornando-se um fator positivo na melhora das resistências
mecânicas. A adição de celulose nanofibrilada e óleo essencial de gengibre aumentou o
bloqueio ao vapor de água, a resistência a tração mostrando maior eficiência nos filmes
nanocompósitos que apresentam máxima concentração de quitosana, no entanto não foi
observado para o módulo de elasticidade. A transparência dos filmes foi diminuída com a
adição de quitosana, celulose nanofibrilada e/ou óleo essencial de gengibre. Os filmes
nanocompósitos apresentaram alta biodegradabilidade. A homogeneidade e a transparência
estão presentes nos compósitos e são características essenciais para as que os filmes possam
atuar como revestimentos de alimentos. O estudo mostrou o potencial individual e de
interação dos materiais constituintes dos filmes nanocompósitos. Diante disso, tornam-se
promissores para a produção de embalagens não poluentes.