Acetato de celulose: síntese, caracterização e aplicação em filmes biodegradáveis

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dc.contributor.advisorOliveira, Suzana Mali de
dc.contributor.authorSilva, Ariane Cardoso da
dc.contributor.bancaMarim, Beatriz Marjorie
dc.contributor.bancaCarvalho, Fabíola Azanha de
dc.contributor.coadvisorBeluci, Natália de Camargo Lima
dc.coverage.extent79 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2026-08-25T18:15:18Z
dc.date.available2026-08-25T18:15:18Z
dc.date.issued2025-01-28
dc.description.abstractO presente estudo teve como objetivo de sintetizar acetato de celulose a partir da celulose extraída da casca de aveia empregando-se processo hidrotérmico, inovador, livre de solvente e catalisador, e aplicar para obtenção de filmes biodegradáveis. A celulose foi extraída da casca de aveia empregando-se peróxido de hidrogênio alcalino como agente de deslignificação, um processo simples e ambientalmente amigável, livre de organoclorados, que resultou na obtenção de materiais com alto teor de celulose (=83%) e redução significativa dos teores de hemicelulose e lignina. A partir de celulose nativa (CN) foram produzidas as amostras de acetato de celulose (AC), por acetilação hidrotérmica, com tempos de reação de 1 e 2 horas, denominadas de AC1h e AC2h, respectivamente. A acetilação hidrotérmica da celulose resultou na obtenção de monoacetatos de celulose, apresentando graus de substituição variando de 0,28 a 0,37. Essa modificação proporcionou um aumento na solubilidade em solventes orgânicos, na hidrofobicidade, sem alterar a morfologia e cristalinidade. Em seguida, os AC foram empregados para a obtenção de filmes biodegradáveis que, assim como as demais amostras, foram caracterizados por meio de análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X (DRX) e espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Os resultados da microscopia de CN indicaram uma desestruturação do complexo lignocelulósico após o processo de extração, nos quais as fibras de celulose ficaram individualizadas e mais evidentes. Nas amostras de AC, observou-se uma rugosidade na superfície das fibras de celulose, no entanto, não foram observadas diferenças morfológicas importantes entre as amostras de AC1h e AC2h. Não foram observadas alterações na cristalinidade das amostras de AC na análise de DRX. Os espectros de FTIR confirmaram a extração da celulose nativa da casca de aveia, observando-se a redução das bandas características dos grupos alquila entre 2950-2850 cm⁻¹, associada à diminuição de resíduos não celulósicos. A acetilação da celulose foi comprovada pelo surgimento da banda característica do grupamento carbonila (C=O) em torno de 1700-1750 cm⁻¹. Considerando-se os filmes produzidos, a incorporação do glicerol como plastificante foi confirmada pela alteração na banda de estiramento entre 3200 e 3500 cm⁻¹, característica das interações de hidrogênio. Os filmes obtidos com a amostra acetilada em 1 h (AC1h) apresentaram uma melhor integridade estrutural quando comparados aos filmes produzidos a partir de AC2h, possivelmente devido às alterações estruturais decorrentes do tempo de reação, uma vez que a literatura aponta que tempos prolongados podem favorecer a degradação da celulose e a hidrólise parcial da estrutura molecular. Os resultados demonstraram o potencial dos filmes de acetato de celulose como materiais biodegradáveis e biocompatíveis, com possíveis aplicações em setores variados, como embalagens na área alimentícia e máscaras faciais na área cosmética
dc.description.abstractother1The present study aimed to synthesize cellulose acetate through a solvent- and catalyst-free hydrothermal process using cellulose extracted from oat husk, and to apply it in the production of biodegradable films intended for cosmetic applications. Cellulose was extracted from oat husk using alkaline hydrogen peroxide as a delignification agent, a simple and environmentally friendly process, free of organochlorine compounds, which resulted in materials with a high cellulose content (=83%) and a significant reduction in hemicellulose and lignin contents. From the native cellulose (NC) samples, cellulose acetate was produced with reaction times of 1 and 2 hours, referred to as CA1h and CA2h, respectively. This hydrothermal acetylation of cellulose resulted in the formation of cellulose monoacetates, with degrees of substitution ranging from 0.28 to 0.37. This modification led to increased solubility in organic solvents and greater hydrophobicity, without altering the morphology and crystallinity of the modified cellulose. Subsequently, the cellulose acetates were used to produce biodegradable films which, along with the other samples, were characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), and Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR). Microscopy results indicated a breakdown of the lignocellulosic complex after NC extraction, in which cellulose fibers became individualized and more evident. In the modified cellulose samples, surface roughness of the cellulose fibers was observed; however, no significant morphological differences were detected between CA1h and CA2h. No changes in crystallinity were observed in the acetylated cellulose samples according to XRD analysis. FTIR spectra confirmed the extraction of native cellulose from oat husk, with a reduction in characteristic alkyl group bands between 2950–2850 cm⁻¹, associated with the decrease of non-cellulosic residues. Cellulose acetylation was evidenced by the appearance of the characteristic carbonyl (C=O) band around 1700–1750 cm⁻¹. Regarding the produced films, the incorporation of glycerol as a plasticizer was confirmed by the alteration of the stretching band between 3200 and 3500 cm⁻¹, characteristic of hydrogen interactions. The films obtained from the sample acetylated for 1 h (CA1h) presented better structural integrity compared to those produced from cellulose acetylated for 2 h (CA2h), possibly due to structural changes related to reaction time, since the literature indicates that prolonged times may favor cellulose degradation and partial hydrolysis of the molecular structure. The results demonstrate the potential of cellulose acetate films as biodegradable and biocompatible materials, with possible applications in various sectors, such as food packaging and cosmetic facial masks
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/19582
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCE - Departamento de Bioquímica e Biotecnologia
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Biotecnologia
dc.subjectResíduos agroindustriais
dc.subjectAveia
dc.subjectCelulose
dc.subjectAcetato de celulose
dc.subjectFilmes biodegradáveis
dc.subject.capesCiências Agrárias - Ciência e Tecnologia de Alimentos
dc.subject.cnpqCiências Agrárias - Ciência e Tecnologia de Alimentos
dc.subject.keywordsAgroindustrial residues
dc.subject.keywordsOat
dc.subject.keywordsCellulose
dc.subject.keywordsCellulose acetate
dc.subject.keywordsBiodegradable films
dc.titleAcetato de celulose: síntese, caracterização e aplicação em filmes biodegradáveis
dc.title.alternativeCellulose acetate: synthesis, characterization and application in biodegradable films
dc.typeDissertação
dcterms.educationLevelMestrado Acadêmico
dcterms.provenanceCentro de Ciências Exatas

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