Influência do pH em formulações filmogênicas à base de gelatina e nanocristais de celulose bacteriana

Abstract

A necessidade de transformar a maneira como a sociedade lida com matérias primas virgens e seus produtos, muitas vezes de uso único, devido ao crescente consumo e descarte de materiais, faz com que seja reavaliado o modelo econômico atual. A economia circular tem como um de seus objetivos diminuir o uso dessas matérias primas, como os combustíveis fósseis, assim como o descarte desenfreado de materiais que demoram centenas de anos para serem degradados na natureza. Ao reutilizar produtos até então classificados como descarte e produzir novos materiais biodegradáveis, espera-se diminuir o impacto socioambiental de tais produtos. Com esses esforços em mente, objetivou-se, neste trabalho, desenvolver materiais baseados em polímeros naturais, potencialmente biodegradáveis e com propriedades mecânicas e de barreira competitivas e manipuladas pela nanotecnologia. De forma específica, produziram-se filmes nanocompósitos baseados em gelatina e reforçados com nanocristais de celulose bacteriana (NCCB) isolados de resíduos industriais. Os NCCB apresentaram diâmetro e comprimento médios de 8 nm, respectivamente, além de índice de cristalinidade de 81%. Para potencializar a interação entre matriz e reforço através de interações eletrostáticas, determinou-se, por mobilidade eletroforética, o pH ideal no qual gelatina e NCCB apresentavam cargas elétricas opostas maximizadas. Filmes controle, formulados em pH 6,5, bem como filmes obtidos em pH 3, foram caracterizados quanto a barreira à umidade, propriedades mecânicas sob tração, morfologia (MEV), molhabilidade, estrutura cristalina (DRX) e estabilidade térmica. Os resultados mostraram que o aumento da concentração de nanocristais e acidificação solução filmogênica causou modificações nas propriedades mecânicas, sendo o filme com 5% NCCB e pH 3 o que demonstrou mudanças mais significativas. O parâmetro de WVP não apresentou mudança significativa entre os filmes controle e filmes com pH 3, o pH causa um aumento da hidrofilicidade dos filmes e uma diminuição na temperatura de degradação.

The need to transform the way society deals with virgin raw materials and their byproducts, often with single use purpose, due to increasing consumption and waste, makes the current economic model to be reevaluated. Circular economy have as one of its goals to lower the use of said raw materials, such as fossil fuels, and to lower the unbridled waste of materials that takes hundreds of years to be decomposed. By reutilizing products that once was considered waste and to produce new biodegradable materials with it, it is expected that the socialenvironmental impact of said products will slow down. With these efforts in mind, this Project expected to develop materials with natural polymers, potentially biodegradable and with mechanical and barrier Properties that are competitive and manipulated by nanotechnology. Specifically, it was produced nanocomposites films based on gelatin and reinforced with celulose nanocrystals (CNC) isolated from industrial residue. The CNC have diameter of 8 nm and crystalinity of 81%. To potencialize the interaction between matrix and reinforcing agente through electrostatic interactions, it was determined through electrophoretic Mobility, the ideal pH in which the gelatina and CNC had oposing maximized eletric charges. Control films, formulated in pH 6,5, as well as films with pH 3, were carachterized through humidity barrier, mechanical properties under traction, morphology, wetability, cristaline structure (XRD) and thermical stability. The results showed that the increase in cellulose nanocrystals and acidity of the filmogenic solution caused change in mechanical Properties, and the film with 5% BCNC and pH 3 was the one showing more significant changes. The WVP parameter didn’t show significant change, the pH causes na increase in hidrofilicity and a decrease of the degradation temperature.