Programa de Pós Graduação Multicêntrico em Química de Minas Gerais - PPGMQ-MG

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Navegando Programa de Pós Graduação Multicêntrico em Química de Minas Gerais - PPGMQ-MG por Assunto "Amido"

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    Caracterização de canudos ambientalmente amigáveis produzidos a partir de amido de mandioca e poliéster biodegradável
    (Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2024-11-04) Silva, Alexandro de Azevedo; Patrício, Patrícia Santiago de Oliveira; http://lattes.cnpq.br/5625112455084806; http://lattes.cnpq.br/9635231316620108; Patricio, Patrícia Santiago de Oliveira; Santos, Lucilaine Valéria de Souza; Pedroso, Emerson Fernandes
    Nos últimos cinquenta anos, a indústria de materiais poliméricos cresceu significativamente, com os plásticos substituindo materiais tradicionais como papel, madeira e metal. Este aumento no uso de plásticos trouxe o desafio do acúmulo desses materiais no ambiente devido à sua resistência à degradação. Atualmente, a produção de polímeros sintéticos segue um modelo linear, caracterizado pela extração de matérias-primas, fabricação, utilização e muitas das vezes o descarte inadequado, o que pode levar a um cenário em que até 2050 os oceanos contenham mais resíduos plásticos do que peixes. Essa preocupação tem levado empresas e organizações a buscarem alternativas para minimizar os riscos ambientais, resultando em um aumento nos estudos sobre polímeros biodegradáveis. Esses materiais têm a capacidade de se decompor por processos naturais, gerando subprodutos como água, dióxido de carbono e biomassa. No entanto, embora essa decomposição ofereça uma alternativa promissora para mitigar o impacto ambiental dos polímeros convencionais, é importante destacar que, em condições reais, a biodegradação raramente atinge 100%, tornando essencial considerar cenários ideais para seu aproveitamento pleno. A pesquisa em polímeros biodegradáveis abrange desde a produção de novos materiais até a caracterização detalhada de polímeros baseados em fontes renováveis. Este trabalho visa analisar as propriedades térmicas, estruturais e morfológicas de canudos biodegradáveis produzidos a partir de amido de mandioca e poliéster biodegradável. Foram estudados três canudos biodegradáveis denominados de CA1, CA2 e CA3. As amostras foram caracterizadas por meio de espectroscopia de infravermelho (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e testes de biodegradabilidade realizados de acordo com a norma OECD 301-B. Os resultados mostraram que os canudos com CA1 e CA2 apresentaram espectros de FTIR semelhantes, enquanto o CA3 exibiu variações. Com a análise de TGA também é possível analisar comportamento térmica entre os canudos, mostrando similaridade entre os canudos CA1 e CA2 e distinção térmica com o canudo CA3. A DSC indicou temperaturas de fusão para o Canudo CA1 entre 104 °C e 107 °C na primeira varredura e até 123 °C na segunda. O Canudo CA2 registrou temperaturas de fusão de 104 °C a 134 °C na primeira varredura e de 108 °C a 124 °C na segunda, com cristalização entre 32 °C e 57 °C. O CA3 apresentou uma faixa de cristalização mais alta, com fusão ocorrendo entre 106 °C e 124 °C. Nos testes de intumescimento, os canudos com maior teor de amido apresentaram maior absorção de água, com o Canudo CA1 apresentando intumescimento de 35,19%, o Canudo CA2 de 54,68% e o CA3 de 15,07%. As imagens de MEV revelaram que os canudos com CA1 e CA2 de amido tinham uma fase contínua e estruturas filamentosas, enquanto o CA3 apresentava uma superfície mais lisa e menos ductilidade. Os testes de biodegradabilidade mostraram que nenhuma das amostras atingiu o limite de 60% de degradação do carbono orgânico em 28 dias conforme a norma OECD 301-B, com valores de perda de massa percentual variando entre 52,80% e 54,59% para os canudos CA1 e CA2 e 22,73% para o CA3. Apesar do potencial de biodegradação dos canudos como alternativas aos plásticos convencionais, há necessidade de aprimoramentos para aumentar sua taxa de biodegradabilidade. As análises realizadas forneceram uma compreensão detalhada das diferenças estruturais, térmicas e de absorção de água entre os diferentes tipos de canudos, destacando a necessidade de otimização na composição e nas condições de teste para melhorar a performance biodegradável dos materiais.
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    Desenvolvimento de sistema polímerico a base de amido e colágeno para liberação controlada de nutrientes no solo
    (Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2022-08-08) Couto, Maíra Lopes Silva do; Patrício, Patrícia Santiago de Oliveira; http://lattes.cnpq.br/5625112455084806; http://lattes.cnpq.br/6869887709138145; Patrício, Patrícia Santiago de Oliveira; Oliveira, Luiz Carlos Alves de; Souza, Patterson Patrício de
    O emprego de polímeros biodegradáveis provenientes de fontes renováveis nos mais diversos setores industriais e comerciais vêm sendo motivado pela necessidade de minimizar os impactos ambientais ocasionados pelos resíduos e descartes associados aos polímeros derivados de combustíveis fósseis (popularmente denominados de plásticos). Por consequência, a necessidade de substituição dos polímeros convencionais impulsiona as pesquisas voltadas para o desenvolvimento de materiais baseados em polímeros biodegradáveis e controle de suas propriedades. Especialmente, no setor agrícola, a aplicação de polímeros biodegradáveis na elaboração de sistemas de liberação controlada de fertilizantes vem recebendo cada vez mais atenção. Um grupo extenso de materiais é estudado para tal aplicação, dentre estes o amido tem apresentado um crescente interesse no que se refere ao uso de polímeros biodegradáveis. Já em relação aos fertilizantes nitrogenados, destaca-se o uso de fontes de nitrogênio proveniente de compostos orgânicos diferentes da uréia, que é comercialmente usada para esse fim, mas ainda apresenta algumas limitações. Neste contexto, o presente trabalho teve por objetivo desenvolver um sistema polimérico a base de amido para liberação controlada de nutrientes no solo, incluindo nitrogênio de fonte orgânica, que promoverá a liberação dos componentes de forma lenta e contínua. Destaca-se como vantagens do sistema proposto o atendimento da demanda de nutrientes para determinadas culturas de plantas em um período adequado, evitando a ocorrência de sobredosagens e de perdas dos nutrientes para o ambiente e consequentemente o aumento na eficiência da fertilização. Como diferencial destaca-se, a presença do colágeno como fonte de nitrogênio aliada a biodegradabilidade dos polímeros envolvidos e a minimização dos danos ambientais causados pelas práticas agrícolas que demandam uso de fertilizantes. Em tal sistema polimérico se utilizou, além do colágeno, o fosfato de potássio (K2HPO4) como fonte de fósforo e potássio. Foram produzidos diferentes sistemas poliméricos via extrusão variando-se a composição ou o tipo de processamento, que pode ser reativo ou não. Para fins comparativos, foi realizado também o desenvolvimento de sistemas poliméricos com a incorporação de uréia. A caracterização dos materiais desenvolvidos ocorreu por meio da análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia de absorção na região do infravermelho (FTIR), difração de raio-X (DRX) e ângulo de contato. A avaliação da biodegradabilidade no solo foi realizada por meio da análise da percentagem de perda de massa. O aspecto físico macroscópico dos sistemas poliméricos desenvolvidos, se apresentaram semelhantes, com exceção aos sistemas nos quais houve a incorporação de uréia, apresentando coloração amarelada e integridade física no sentido do comprimento. A TGA indicou que a modificação do amido promove um aumento na estabilidade térmica; enquanto a incorporação do colágeno ocasiona uma redução na temperatura de ocorrência da decomposição do material. Na análise de FTIR detectou-se as bandas de absorção características do amido termoplástico, assim como aquelas formadas de ligações relativas às interações formadas entre a cadeia de amido e os compostos adicionados. O DRX evidenciou alterações no padrão cristalográfico das amostras desenvolvidas, de maneira que a modificação resulta em um aumento na cristalinidade e a incorporação dos compostos nutrientes em uma redução da cristalinidade. A incorporação dos compostos nutrientes, assim como a modificação do amido, ocasionou alterações estruturais que refletiram em mudanças nas propriedades térmicas, na cristalinidade e na hidrofilicidade do sistema polimérico e, consequentemente, na taxa de biodegradação. O sistema polimérico a base de amido para liberação controlada de nutriente se mostrou ser promissor, sendo atestado pela avaliação do desenvolvimento de mudas de pimenta malagueta em solos contendo tal sistema.
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    Influência do tipo de amido e reticulação nas propriedades de blendas biodegradáveis contendo poli (butileno-adipato-co-tereftalato)
    (Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2023-08-18) Matusinho, Ingrid Amélia dos Santos; Patrício, Patrícia Santiago de Oliveira; http://lattes.cnpq.br/5625112455084806; http://lattes.cnpq.br/5066280693876071; Patrício, Patrícia Santiago de Oliveira; Eliane Ayres; João Paulo Campos Trigueiro
    A preocupação com questões ambientais na sociedade tem aumentado, principalmente, em relação aos resíduos plásticos e à poluição ambiental associada a eles. Esses resíduos podem ocasionar grandes impactos ao meio ambiente devido à contaminação do solo, dos recursos hídricos e dos danos aos ecossistemas. O desenvolvimento de materiais totalmente biodegradáveis tem sido motivado pela necessidade de minimizar os impactos ambientais desses resíduos. Uma alternativa em longo prazo para contornar esse problema é substituir polímeros convencionais por polímeros biodegradáveis na fabricação de embalagens descartáveis e materiais de curta vida útil. Portanto, pesquisas relacionadas ao desenvolvimento de materiais baseados em polímeros biodegradáveis têm sido crescentes. Um grupo extenso de materiais está sendo estudado para essa aplicação, e entre eles, os polímeros a base de amido tem apresentado um interesse crescente. Um exemplo disso, é a elaboração de blendas à base de amido e poli (butileno-adipato-co-tereftalato)-PBAT, no que se refere ao uso de polímeros biodegradáveis. No entanto, o amido em sua forma nativa apresenta várias limitações e baixa processabilidade, que podem ser superadas por meio de modificações, que possibilitam a conversão do amido em um material termoplástico. Porém, esse material é altamente hidrofílico e possui baixo desempenho mecânico. Para superar essas características, diversas técnicas têm sido empregadas, incluindo reações de reticulação, adição de carga e mistura com polímeros menos polares. Ademais, é importante compreender as diferenças entre fontes de amido distintas, a influência dos seus principais componentes, amilose e a amilopectina, e as alterações que estes e outros constituintes podem proporcionar nas suas propriedades e características. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo avaliar o efeito da origem do amido nas propriedades de blendas poliméricas à base de amido reticulado e PBAT, bem como seu impacto em algumas características morfológicas, estruturais, térmicas e mecânicas. As blendas foram produzidas por extrusão, variando-se o tipo de amido e a quantidade de PBAT. No sistema polimérico em questão, foram utilizadas fécula de mandioca e fécula de batata doce como fonte de amido. Destaca-se como vantagens do sistema proposto a compreensão do tipo de amido e a sua influência nas propriedades das blendas. As caracterizações dos materiais desenvolvidos foram realizadas por análise termogravimétrica, Espectroscopia de absorção na região do infravermelho (FTIR), Espectroscopia UV-visível, difração de raios-X (DRX), ângulo de contato, ensaio de tração e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Em relação à análise comparativa dos grânulos de amido de mandioca e batata doce, os resultados revelaram diferenças significativas, incluindo o teor de amilose, tamanho e forma. A presença do ácido cítrico desencadeou uma reação de reticulação, como indicado pelas alterações observadas no espectro de FTIR do Amido Termoplástico Reticulado (TPSR) em comparação com o do Amido Termoplástico não reticulado (TPS). Além disso, os resultados obtidos forneceram informações importantes sobre a influência da fonte de amido nas propriedades das blendas de Amido termoplástico reticulado (TPSR) e poli (butilenoadipato-co-tereftalato)-PBAT. A adição de PBAT aumentou a estabilidade térmica, com exceção das amostras com 10% de PBAT, que mostraram comportamento distinto. As blendas TPSR apresentaram maior intumescimento em comparação com o TPS não reticulado, enquanto o aumento do teor de PBAT resultou em menor intumescimento e inchamento, sendo que as blendas elaboradas com amido de batata doce apresentam um menor grau de intumescimento quando comparadas com pares de blendas elaboradas com amido de mandioca com o mesmo teor de PBAT. A fonte de amido exerceu influência nas propriedades mecânicas, resultando em maior resistência à tração e rigidez nas blendas elaboradas com amido de batata doce. Em conclusão, os resultados obtidos neste estudo revelaram alterações nas propriedades das blendas TPSR/PBAT em relação à fonte de amido e o teor de PBAT. As blendas elaboradas com amido de batata doce, demonstraram melhores resultados em termos de absorção de água e propriedades mecânicas. Especialmente aquelas com 30%m/m de PBAT, exibiram menor grau de intumescimento e inchamento, além de maior rigidez e resistência em comparação às blendas TPSR-M/PBAT produzidas com 30 e 40%m/m de PBAT. Essas características tornam este material atrativo, considerando a influência direta do teor de PBAT no preço final e nas aplicações. Diante do interesse crescente em alternativas com menor teor desse componente, buscando equilibrar desempenho e viabilidade econômica das blendas biodegradáveis para aplicações na fabricação de embalagens descartáveis e materiais de curta vida útil.