Materiais biodegradáveis produzidos por injeção termoplástica contendo poli (ácido lático) ou poli (succinato de butileno) e resíduos da moagem de trigo: palha e casca

Página do item simplificado
dc.contributor.advisorGarcia, Patrícia Salomão
dc.contributor.authorCantuária, Andressa Leidiane Azevedo
dc.contributor.bancaBaron, Alessandra Machado
dc.contributor.bancaSakanaka, Lyssa Setsuko
dc.contributor.coadvisorYamashita, Fábio
dc.coverage.extent87 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2025-05-23T11:24:22Z
dc.date.available2025-05-23T11:24:22Z
dc.date.issued2024-08-14
dc.description.abstractAs embalagens desenvolvidas a partir de polímeros sintéticos de fontes não renováveis são amplamente utilizadas devido ao seu custo reduzido, simplicidade de processamento, ótimas características mecânicas e aplicabilidade elevada. Entretanto, quando descartadas indevidamente causam um grande impacto ambiental, pois não se degradam e geram os chamados “microplásticos”. Alternativas para um desenvolvimento sustentável aliado à preservação do meio ambiente envolve o uso de polímeros biodegradáveis para a obtenção de embalagens e materiais para diferentes aplicações que sejam eco amigáveis. O uso do amido (polímero renovável) na fabricação de embalagens biodegradáveis apresenta custo baixo, sendo uma opção para a substituição, ao menos parcial, dos polímeros sintéticos. As blendas de amido com polímeros biodegradáveis e reforçados com resíduos agroindustriais como os gerados na moagem de trigo (casca e palha) também podem ser vantajosas na obtenção de materiais com melhores propriedades. Este trabalho teve como objetivo desenvolver materiais biodegradáveis utilizando matérias-primas de baixo custo, abundantes e biodegradáveis, como a casca e palha do trigo, amido de milho, poliésteres biodegradáveis (PLA e PBS) e glicerol. O resíduo de trigo (RT) é rico em fibra (27,91%) sendo a principal fibra insolúvel, 46,48% de celulose em sua composição. Seis formulações com amido, poliésteres (PLA e PBS) e RT (20 e 40%) foram produzidos empregando a técnica de extrusão para produção dos pellets com perfil de temperatura de 100/110/110/90°C para mistura contendo PBS e 90/150/150/130°C com PLA em 40 rpm. Os peletes foram processados por injeção termoplástica com perfil de temperatura de 130/150/150°C, moldado em forma de ‘osso de cachorro’ (corpo de prova tipo IV). Os compósitos foram caracterizados quanto às suas propriedades morfológicas (MEV), estruturais (DR-X e FTIR-ATR), térmicas (TGA), mecânicas e físico-químicas. A MEV revelou melhor compatibilidade química nos compósitos contendo 20% de RT com PLA. A presença do RT nas formulações aumentou as zonas cristalinas dos compósitos na análise de DR-X e apresentou interações químicas em todas as formulações através da análise de FTIR-ATR. Uma maior estabilidade térmica foi observada através da análise TGA com a adição de 40% de RT nos compósitos de amido/PLA. Por outro lado, conforme o aumento do RT nas formulações, aumentou a perda de massa em água (até 41,907 % a mais) e reduziu a resistência a tração (0,860 à 0,858 MPa) e alongamento de ruptura (4,842 à 8,590 %) dos materiais. Já o módulo de elasticidade ou de Young indicou um melhor equilíbrio entre a matriz amido/PBS e RT (20 e 40%). Com o aumento do teor de RT, os compósitos apresentaram coloração mais escuras, com luminosidade (L*entre 32,664 a 39,166 e densidade 1,274 a 1,352 g cm-3. Esses materiais exibiram boa processabilidade, mesmo com alta porcentagem de RT. Isto representa um caminho promissor para o desenvolvimento e produção em larga escala de materiais mais baratos e biodegradáveis de forma ecologicamente correta.
dc.description.abstractother1Packaging developed from synthetic polymers from non-renewable sources is widely used due to its low cost, simple processing, excellent mechanical characteristics and high applicability. However, when improperly discarded, it causes a major environmental impact, as it does not degrade and generates so-called “microplastics”. Alternatives for sustainable development combined with environmental preservation involve the use of biodegradable polymers to obtain packaging and materials for different applications that are eco-friendly. The use of starch (a renewable polymer) in the manufacture of biodegradable packaging has a low cost, being an option for at least partial replacement of synthetic polymers. Blends of starch with biodegradable polymers and reinforced with agro-industrial waste such as that generated in wheat milling (husk and straw) can also be advantageous in obtaining materials with better properties. This work aimed to develop biodegradable materials using low-cost, abundant and biodegradable raw materials, such as wheat husk and straw, cornstarch, biodegradable polyesters (PLA and PBS) and glycerol. Wheat residue (WR) is rich in fiber (27.91%) with the main insoluble fiber, 46.48% cellulose in its composition. Six formulations with starch, polyesters (PLA and PBS) and WR (20 and 40%) were produced using the extrusion technique to produce pellets with a temperature profile of 100/110/110/90°C for a mixture containing PBS and 90/150/150/130°C with PLA at 40 rpm. The pellets were processed by thermoplastic injection with a temperature profile of 130/150/150°C, molded in the shape of a ‘dog bone’ (type IV test specimen). The composites were characterized according to their morphological (SEM), structural (DR-X and FTIR-ATR), thermal (TGA), mechanical and physicochemical properties. SEM revealed better chemical compatibility in the composites containing 20% WR with PLA. The presence of WR in the formulations increased the crystalline zones of the composites in the DR-X analysis and presented chemical interactions in all formulations through the FTIR-ATR analysis. A greater thermal stability was observed through the TGA analysis with the addition of 40% WR in the starch/PLA composites. On the other hand, as the WR in the formulations increased, the mass loss in water increased (up to 41.907% more) and reduced the tensile strength (0.860 to 0.858 MPa) and elongation at break (4.842 to 8.590%) of the materials. The Young's modulus of elasticity indicated a better balance between the starch/PBS matrix and WR (20 and 40%). With the increase in WR content, the composites presented darker coloration, with luminosity (L*) between 32.664 and 39.166 and density of 1.274 to 1.352 g cm-3. These materials exhibited good processability, even with a high percentage of RT. This represents a promising path for the development and large-scale production of cheaper and biodegradable materials in an environmentally friendly manner.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/18795
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCA - Departamento de Ciência e Tecnologia de Alimentos
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Ciência de Alimentos
dc.subjectResíduo agroindustrial
dc.subjectBiodegradável
dc.subjectEco amigáveis
dc.subjectPolímeros
dc.subjectPBS
dc.subjectPLA
dc.subjectMoagem de trigo
dc.subject.capesCiências Agrárias - Ciência e Tecnologia de Alimentos
dc.subject.cnpqCiências Agrárias - Ciência e Tecnologia de Alimentos
dc.subject.keywordsAgroindustrial residue
dc.subject.keywordsBiodegradable
dc.subject.keywordsEco-friendly
dc.subject.keywordsPolymers
dc.subject.keywordsPBS
dc.subject.keywordsPLA
dc.subject.keywordsWheat milling
dc.titleMateriais biodegradáveis produzidos por injeção termoplástica contendo poli (ácido lático) ou poli (succinato de butileno) e resíduos da moagem de trigo: palha e casca
dc.title.alternativeBiodegradable materials produced by thermoplastic injection containing poly (lactic acid) or poly (butylene succinate) and wheat milling residue: straw and husk
dc.typeDissertação
dcterms.educationLevelMestrado Acadêmico
dcterms.provenanceCentro de Ciências Agrárias

Arquivos

Pacote Original
Agora exibindo 1 - 2 de 2
Imagem de Miniatura
Nome:
CA_ALI_Me_2024_Cantuária_Andressa_LA.pdf
Tamanho:
2.13 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descrição:
Texto completo. Id. 193568
Baixar
Nenhuma Miniatura disponível
Nome:
CA_ALI_Me_2024_Cantuária_Andressa_LA_TERMO.pdf
Tamanho:
97.83 KB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descrição:
Termo de autorização.
Baixar
Licença do Pacote
Agora exibindo 1 - 1 de 1
Nenhuma Miniatura disponível
Nome:
license.txt
Tamanho:
555 B
Formato:
Item-specific license agreed to upon submission
Descrição:
Baixar

Coleções

02 - Mestrado - Ciência de Alimentos