Aplicação de filmes de suberina na produção de materiais bio-funcionais

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica

A extração de biopolímeros a partir de resíduos de biomassa para substituição das fontes de matéria-prima oriundas de fósseis constitui um enorme desafio para o desenvolvimento sustentável. Neste âmbito, a presente Tese Final de Mestrado teve como objetivo a extração e isolamento de suberina a partir de resíduos de biomassa, com recurso a líquidos iónicos. Como tal, foram selecionadas fontes de biomassa como a cortiça, cascas de batata, tomate e cebola, que representam uma elevada quantidade de resíduo com teores de biopoliésteres (suberina e cutina), elevados. O líquido iónico, hexanoato de colínio, foi selecionado por extrair seletivamente e eficientemente biopoliésteres, para além de ser um solvente biocompatível e biodegradável. Após a extração do biopoliéster este foi reconstituído sob a forma de um filme, por filmificação em água, sem qualquer purificação ou modificação. O biopoliéster extraído foi caracterizado espetroscopicamente (ATR-FTIR) e microscopicamente (fluorescência), o glicerol libertado foi quantificado por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). Para além disso a atividade antimicrobiana dos filmes de biopoliéster foi avaliada por recurso a ensaios de contacto dinâmico seguindo a norma ASTM E2149-01. Os resultados obtidos demonstraram que os filmes de biopoliéster produzidos exibem propriedades antimicrobianas notáveis contra a bactéria (Gram-positiva) Staphylococcus aureus e a bactéria (Gramnegativa) Escherichia coli. Com o intuito de ultrapassar algumas limitações apresentadas no método de extração, efetuaram-se estudos complementares, nomeadamente o aumento de escala do processo e a secagem ótima do líquido iónico.

Abstract: The biopolymer extraction from biomass residues to replace the sources of raw materials derived from fossil is a major challenge for sustainable development. In this context, this Final Master Thesis aimed the extraction and isolation of suberin from biomass waste, using ionic liquids. Sources of biomass such as cork, potato, tomato and onion peels were selected for representing a high amount of residue in biopolyesters content (suberin and cutin), also high. The ionic liquid cholinium hexanoate, was selected by selectively and efficiently extract biopolyesters, besides being a biocompatible and biodegradable solvent. After extraction of the biopolyester this was reconstituted in the form of a film by castingin water without any purification or modification. The extract ed biopolyester was spectroscopically (ATR-FTIR) and microscopically (fluorescence) characterized, glycerol released was quantified by high performance liquid chromatography (HPLC). Furthermore the antimicrobial activity of biopolyester films was evaluated by using dynamic contact trials following the ASTM E2149-01 method. The results showed that the produced biopolyester filmsexhibit remarkable antimicrobial properties against (Gram-positive) Staphylococcus aureus bacteria and (Gram-negative) Escherichia coli bacteria. In order to overcome some limitations presented in the extraction method, some additional studies were carried out, including the scale-up of the process and the optimum drying of the ionic liquid.