Valorização e caracterização de compósitos poliméricos biodegradáveis produzidos a partir de resíduo lignocelulósico da casca de castanha-do-Brasil

dc.contributor.advisor-co1Freitas, Adriana Dantas Gonzaga de
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3694117633635449eng
dc.contributor.advisor1Kluczkovski, Ariane Mendonça
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0309251615883979eng
dc.contributor.referee1Kluczkovski, Ariane Mendonça
dc.contributor.referee2Martin, Salomão Rocha
dc.contributor.referee3Teixeira, Raiane Aila
dc.contributor.referee4Costa, Francimara Souza da
dc.creatorSousa, Maria Lucidalva Ribeiro de
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/0537904542958586eng
dc.date.issued2024-03-18
dc.description.abstractEcological and renewable composites made from lignocellulosic fibers are increasingly being used to replace conventional materials made from composites of synthetic materials to reduce the effect of greenhouse gas emissions. In this context, polymer composites with plant fibers are emerging as a promising alternative in the field of materials for various engineering applications. With this in mind, the aim of this study was to obtain and characterize three biodegradable composite materials made from lignocellulosic waste and modified through the chemical treatment of Brazil nut shells (Bertholletia excelsa) and castor oil-based polyurethane resin. The fibers underwent chemical modification (mercerization and bleaching) using NaOH and H₂O₂ solutions and were characterized together with the raw bark fibers in terms of their physicochemical, mechanical, and morphological properties. The preparation method was carried out in accordance with ABNT-NBR 14810-2, using the hot compression molding technique. Three composites were produced, one with in natura, mercerized and bleached fibres. The physical tests: moisture, density, and swelling; the mechanical tests: static bending, elasticity and the morphological test of these composites were evaluated and compared. When evaluating the cellulose content of fresh, mercerized and bleached chestnut shells and comparing them with those obtained in other studies, it was possible to highlight different and significant levels of 42.48%, 60.28% and 71.04% respectively, which is due to the partial or total removal of extractives and lignin. By XRF, for mercerized and bleached fibers. the residue is rich in Na with (43.36%) and (58.30%) respectively, followed by potassium (26.00%) and the highest percentage of calcium for the mercerized (19.03%). TGA analysis showed the stages of thermal degradation of the materials. The mechanical tests showed a significant increase in the tensile strength of the treated fibers. The composites are characterized as medium-density fibreboard (MDF) according to the standards. The micrographs of the composites obtained by SEM after the mechanical tests showed an improvement in fiber adhesion to the matrix with the chemical treatments. Thus, this study showed that composites made from Brazil nut shells and resin (PU) have great potential in the market, as they are made from renewable sources, at a low cost from a waste that is little used, adding value and giving the possibility of new applications compared to composites made from synthetic fibers.eng
dc.description.resumoOs compósitos ecológicos e renováveis obtidos de fibras lignocelulósicas são cada vez mais utilizados para substituir materiais convencionais formados a partir de compósitos de materiais sintéticos que permitem reduzir o efeito das emissões de gases de efeito estufa. Nesse contexto, os compósitos poliméricos com fibras vegetais emergem como uma alternativa promissora no campo dos materiais para diversas aplicações de engenharia. Nesse sentido, o presente trabalho objetivou obter e caracterizar três materiais compósitos biodegradáveis a partir dos resíduos lignocelulósicos da casca de castanha-do-Brasil (Bertholletia excelsa). As fibras passaram por modificação química (mercerização e branqueamento) usando solução de 5% de NaOH e 10% de H₂O₂ caracterizadas juntamente com as fibras da casca in natura quanto as suas propriedades físico-químicas, mecânicas e morfológicas. O método de preparação foi realizado conforme as normas ABNT-NBR 14810-2, utilizando-se a técnica de moldagem por compressão a quente. Foram produzidos três compósitos: a) com fibras in natura, b) mercerizada e c) branqueado. Foram avaliados e comparados os ensaios físicos: umidade, densidade e inchamento; os ensaios mecânicos: flexão estática, elasticidade e o ensaio morfológico desses compósitos. Ao avaliar os teores de celulose presentes na casca de castanha in natura, mercerizada e branqueada e compará-los com os obtidos em outras estudos, foi possível destacar teores diferenciados e significativos de 42,48%, 60,28% e 71,04% respectivamente, isso se dá devido a retirada parcial ou total de extrativos, lignina. Por FRX, para as fibras mercerizadas e branqueadas. o resíduo é rico em Na com (43,36%) e (58,30%) respectivamente, seguido de potássio (26,00%) e em maior percentual de cálcio para a mercerizada (19,038%). Com as análises TGA foi possível observar os estágios de degradação térmica dos materiais. Os ensaios mecânicos apontaram o aumento significativo na tensão de ruptura das fibras tratadas. Os compósitos são caracterizados como painéis de fibras de média densidade (MDF) conforme as normas. A partir das micrografias dos compósitos obtidas com Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) depois dos ensaios mecânicos, observou-se uma melhora na adesão da fibra com a matriz com os tratamentos químicos. Assim, esse estudo demonstrou que os compósitos obtidos da casca da castanha-do-Brasil, e resina (PU) possuem características de interesse do setor, como fontes renováveis de baixo custo de um resíduo pouco aproveitado, agregando valor e dando possibilidade de novas aplicações em relação aos compósitos produzidos de fibras sintéticas.eng
dc.description.sponsorshipFAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonaseng
dc.formatapplication/pdf*
dc.identifier.citationSOUSA, Maria Lucidalva Ribeiro de. Valorização e caracterização de compósitos poliméricos biodegradáveis produzidos a partir de resíduo lignocelulósico da casca de castanha-do-Brasil. 2024. 102 f. Dissertação (Mestrado em Ciências do Ambiente e Sustentabilidade na Amazônia) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2024.eng
dc.identifier.urihttps://tede.ufam.edu.br/handle/tede/10140
dc.languageporeng
dc.publisherUniversidade Federal do Amazonaseng
dc.publisher.countryBrasileng
dc.publisher.departmentCentro de Ciências do Ambienteeng
dc.publisher.initialsUFAMeng
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Ciências do Ambiente e Sustentabilidade na Amazôniaeng
dc.rightsAcesso Embargado
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/por
dc.subject.por
dc.subject.por
dc.subject.por
dc.subject.cnpqENGENHARIAS: ENGENHARIA CIVIL: CONSTRUCAO CIVIL: MATERIAIS E COMPONENTES DE CONSTRUCAO AMBIENTAL SUSTENTÁVEISeng
dc.subject.userFibrapor
dc.subject.userMercerizaçãopor
dc.subject.userMEVpor
dc.subject.userSustentabilidadepor
dc.thumbnail.urlhttps://tede.ufam.edu.br/retrieve/75521/DISS_MariaLucidalva_PPGCASA.jpg*
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dc.titleValorização e caracterização de compósitos poliméricos biodegradáveis produzidos a partir de resíduo lignocelulósico da casca de castanha-do-Brasileng
dc.typeDissertaçãoeng

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