Produção de bioplásticos a partir de agro-resíduos

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia de Materiais

Durante séculos os polímeros sintéticos foram utilizados numa variedade de aplicações no diadia da sociedade. No entanto, devido á sua excessiva utilização, várias desvantagens tais como, a sua resistência à decomposição, toxicidade e acumulação no meio ambiente induz a impactos ecológicos negativos e á contaminação da água. Simultaneamente, elevadas quantidades de agro-resíduos gerados pela indústria de alimentos têm sido uma preocupação crescente, o que se tornou uma questão ambiental e financeira. Alguns dos produtos agro-resíduos podem ser utilizados como uma fonte de celulose. O objetivo do presente trabalho consiste em sintetizar diretamente biopolímeros à base de celulose a partir de resíduos agro-resíduos. Para isso foram selecionados agro-resíduos de rama de salsa e cenoura, caule de couve, casca de abóbora. Numa primeira fase estes agro-resíduos foram dissolvidos em ácido trifluroacético (TFA) pelo método de solvent-cast e evaporação do solvente, com o intuito de extrair celulose. Porém e de forma a utilizar metodologias mais ecológicas, numa segunda fase do projeto é proposta a utilização de líquido iónico 1-butil-3-metilimidazólio de cloreto para extração de celulose. Posteriormente os materiais foram sujeitos a reações de enxerto de cadeias de PLA, através da esterificação na estrutura da celulose extraída dos agro-resíduos. Os biopolímeros obtidos foram caracterizados através de análise FTIR, RAMAN, SEM, análise elementar, TGA e ensaios de biodegrabilidade. Os resultados do trabalho desenvolvido permitiram concluir que é possível obter biopolímeros a partir de agro-resíduos e que o biopolímero obtido através da esterificação entre o PLA e a celulose extraída de rama de salsa apresenta propriedades promissoras, uma vez que apresenta maior resistência térmica, assim como maior biodegrabilidade comparativamente com a esterificação entre o PLA e a celulose extraída de rama de cenoura.

During centuries synthetic polymers have been used in a variety of applications in the everyday of human life. However, due to their excessive use, several drawbacks, as its resistance to decomposition, toxicity after incineration and accumulation in the environment induced negative ecological impact in landfills and water contamination. Simultaneously, the high amount of agro-wastes generated from food industry have been a growing concern, which became an environmental and financial issue. Some of the agro-wastes can be used as a source for cellulose. Thus, the present work aims to directly synthetize cellulose-based biopolymers from agro-waste residues. The main objective of this project is synthesize directly biopolymers cellulose-based from agrowaste. Therefore agro-wastes were selected, as raw of parsley and carrot, stem of cabbage, pumpkin shell and sunflower seeds, and at first agro-wastes were dissolved in trifluoroacetic acid (TFA) by the solvent-cast method and solvent evaporation, in order to extract cellulose. In pursuance of use green methodologies, was proposed use ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium chloride for cellulose extraction. The extracted materials were subjected to graft chains of PLA reactions by esterification of cellulose extracted from agro-wastes. Biopolymers were characterized by FTIR analysis, Raman, SEM elemental analyses, TGA and biodegradability tests. The main results obtained in this work allowed to conclude that it is possible to extract biopolymers from agro-wastes and that biopolymer obtained by esterification between the PLA and the extracted cellulose from raw of parsley, presents promising properties, like higher thermal resistance, and greater biodegradability than the esterification between PLA and the extracted cellulose from raw of carrots.