Publicação: Caracterização de bioembalagens do tipo espuma obtidas com féculas de mandioca modificadas
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Data
2023-12-11
Autores
Orientador
Neto, Mario de Oliveira 
Coorientador
Pós-graduação
Biotecnologia - IBB 33004064087P8
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Dissertação de mestrado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
O plástico está presente em todos os setores e atividades econômicas, sendo considerado um produto de valor agregado ao ciclo de extração de combustíveis fósseis do petróleo e gás. Atualmente, estima-se a sua produção em mais de 300 milhões de toneladas de produtos por ano, que por vezes, são desordenadamente descartados em locais indevidos, acarretando consequências desastrosas no ecossistema aquático e terrestre. O desenvolvimento de embalagens biodegradáveis feitas com biopolímeros tem se apresentado promissor, com viabilidade técnica e econômica aliado às questões de sustentabilidade e potencial de expansão. O crescente interesse pelos polímeros biodegradáveis, ou provenientes de fontes renováveis, significa a minimização de muitos problemas ambientais, principalmente pela redução de acúmulos de plásticos no ambiente. O presente estudo teve como objetivo caracterizar embalagem biodegradável tipo espuma à base de amido de mandioca modificado por oxidação, acetilação e Cross-Linking em diferentes combinações e compará-las com polímeros sintéticos quanto a molhabilidade, testes mecânicos e caracterização das superfícies. As diferentes formulações das embalagens foram obtidas variando as concentrações de amido. Isso resultou na produção de embalagens compostas exclusivamente por amido in natura (IN), amido oxidado (OX), amido acetilado (AC) e amido Cross-Linking (CL). Além disso, foram criadas amostras compostas por 50% de amido oxidado e 50% de amido in natura (OX-IN), 50% de amido acetilado e 50% de amido in natura (AC-IN) e 50% de amido Cross-Linking e 50% de amido in natura (CL-IN). O processo de termo-expansão foi realizado a uma temperatura média de 220 ºC e um tempo de 50 segundos. As amostras foram testadas quanto a sua coloração e aparência, ângulo de contato com a água, padrão de difração de raios X, caracterização estrutural da superfície com a microscopia de varredura e resistência à tensão e a flexibilidade. As amostras apresentaram variações na coloração e no brilho, dependendo do tipo de amido e das modificações aplicadas. A amostra OX resultou em amostras com uma coloração branca e fosca, com algumas rachaduras, enquanto a amostra IN manteve uma superfície lisa e brilhante com aspecto semelhante a testemunha EPS (Poliestireno Expandido). A amostra AC também apresentou coloração branca, com um brilho ligeiramente superior. Amostras com amido Cross-Linking (CL e CL-IN) exibiram uma aparência mais amarelada, com uma superfície lisa e brilhante. Todas as amostras apresentaram ângulos de contato inferiores a 90°, classificando-as como hidrofílicas. O ângulo de contato não diminuiu ao longo do ensaio, sugerindo que as amostras não absorvem facilmente a água. A amostra CL-IN teve o maior ângulo de contato inicial, enquanto a amostra IN registrou o menor ângulo. As
amostras apresentaram estrutura de amido do tipo "B". A amostra AC-IN apresentou um ângulo de difração semelhante a testemunha EPS. A resistência à tensão variou amplamente, com a testemunha EPS sendo o mais resistente. A amostra AC-IN demonstrou uma resistência à tensão superior, enquanto a amostra OX-IN registrou o melhor desempenho na flexibilidade. Esses resultados têm implicações significativas para a produção de embalagens biodegradáveis como alternativas ao EPS. A aparência das amostras pode influenciar sua aceitação no mercado, enquanto a afinidade pela água e a estrutura de amido afetam suas propriedades físicas. As diferentes modificações químicas aplicadas ao amido podem proporcionar características específicas às amostras, como resistência e flexibilidade. Portanto, a escolha cuidadosa da formulação é fundamental para atender às necessidades específicas de aplicações e promover a sustentabilidade ambiental.
Resumo (inglês)
Plastic is ubiquitous across various economic sectors and is considered a value-added product in the cycle of extracting fossil fuels from oil and gas. Currently, its production is estimated at more than 300 million tons of products per year, which are often haphazardly discarded in improper locations, leading to disastrous consequences in both aquatic and terrestrial ecosystems. The development of biodegradable packaging made from biopolymers has shown promise, with technical and economic feasibility, coupled with sustainability considerations and expansion potential. The increasing interest in biodegradable polymers, or those derived from renewable sources, signifies a reduction in many environmental problems, primarily by reducing plastic accumulation in the environment. This study aimed to characterize biodegradable foam-type packaging based on modified cassava starch through oxidation, acetylation, and Cross-Linking processes in different combinations, comparing them to synthetic polymers in terms of wettability, mechanical tests, and surface characterization. Different packaging formulations were obtained by varying starch concentrations. This resulted in the production of packages composed exclusively of native starch (IN), oxidized starch (OX), acetylated starch (AC), and Cross-Linking starch (CL). Additionally, samples were created consisting of 50% oxidized starch and 50% native starch (OX IN), 50% acetylated starch and 50% native starch (AC-IN), and 50% Cross-Linking starch and 50% native starch (CL-IN). The thermo-expansion process was carried out at an average temperature of 220°C for 50 seconds. The samples were tested for their coloration and appearance, water contact angle, X-ray diffraction pattern, surface structural characterization with scanning electron microscopy, and tensile strength and flexibility. The samples exhibited variations in coloration and gloss, depending on the type of starch and modifications applied. The OX sample resulted in samples with a white, matte color, with some cracks, while the IN sample maintained a smooth and
glossy surface similar to the EPS (Expanded Polystyrene) control. The AC sample also exhibited a white color, with a slightly higher gloss. Samples with Cross-Linking starch (CL and CL-IN) displayed a more yellowish appearance with a smooth and glossy surface. All samples exhibited contact angles less than 90°, classifying them as hydrophilic. The contact angle did not decrease during the test, suggesting that the samples do not readily absorb water. The CL-IN sample had the highest initial contact angle, while the IN sample registered the lowest angle. The samples exhibited a "B"- type starch structure. The AC-IN sample presented a diffraction angle similar to the EPS control. Tensile strength varied widely, with the control EPS being the strongest. The AC-IN sample demonstrated superior tensile strength, while the OX-IN sample recorded the best performance in flexibility. These results have significant implications for the production of biodegradable packaging as alternatives to EPS. The appearance of the samples can influence their market acceptance, while water affinity and starch structure affect their physical properties. The different chemical modifications applied to starch can provide specific characteristics to the samples, such as strength and flexibility. Therefore, careful selection of the formulation is crucial to meet the specific needs of applications and promote environmental sustainability.
Descrição
Idioma
Português
