Filmes nanoestruturados desenvolvidos a partir de casca de banana-nanica

Abstract

Resumo : A banana (Musa spp) é uma das frutas mais cultivadas e consumidas no Brasil tanto na forma in natura quanto industrializada. Desta forma, um dos resíduos gerados é a sua casca, que representa cerca de 35% do seu peso. A casca é um material lignocelulósico considerada como uma fonte potencial para obtenção de nanoestruturas extraídas por meio da quebra dessas matrizes, formando compostos cristalinos capazes de reforçar e melhorar as propriedades térmicas e de barreira de filmes poliméricos. Neste sentido, objetivou-se desenvolver filmes com a incorporação parcial de nanoestruturas de celulose presentes na casca de banana-nanica (Musa spp Cavendish) obtidas por diferentes métodos de extração, bem como caracterizálos quanto às propriedades visuais, físicas, ópticas, mecânicas e de barreira. As nanoestruturas foram obtidas por métodos de hidrólise em autoclave (NA) e de hidrólise em ultrassom (NU). Os filmes foram desenvolvidos pela técnica de casting, sendo compostos por nanoestruturas, glicerol, amido e água de acordo com delineamento experimental de 22 com ponto central. Os filmes desenvolvidos com nanoestrutura NA foram denominados de (A) e os filmes desenvolvidos com nanoestrutura NU, de (U). Não houve diferença estatística (p<0,05) quanto as análises de espessura, densidade, gramatura e opacidade entre os filmes desenvolvidos. Os filmes 2A (O, 15 g de NA e 2 g de glicerol), 5A (0,25 g de NA e 1,5 g de glicerol), 2U (O, 15 g de NU e 2 g de glicerol) e 4U (0,35 g de NU e 2 g de glicerol) melhor se destacaram em relação aos parâmetros continuidade, maleabilidade e homogeneidade. Os filmes 5A e 4U exibiram elevada solubilidade em água, 68 e 42%, respectivamente, sendo considerados filmes hidrofílicos, característica também indicada pelo teste de molhabilidade. Os filmes contendo NA apresentaram permeabilidade ao vapor de água (PVA) entre 2,4 e 6,4 g mm kPa-1 h-1 m-2 enquanto os filmes contendo NU tiveram a PVA variando entre 3,0 e 7,9 g mm kPa-1 h-1 m-2. Os filmes 4U e 5A foram submetidos a análise térmica onde foi verificado a primeira degradação entre 150ºC e 200ºC, decorrente do glicerol e uma segunda degradação, entre 280 e 330ºC, caracterizada pela presença de amido na composição. Por meio da espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) pode-se observar indícios de celulose cristalina e semicristalina. A Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) permitiu observar que o filme 4U teve maior homogeneidade em relação ao filme 5A. Portanto, pode-se concluir que os filmes apresentaram relevantes propriedades visuais, físicas e de barreira, sendo que o filme 4U foi o melhor em relação a todas as análises. Desta forma, pode-se indicar o uso de nanoestruturas obtidas da casca de banana-nanica para reforçar filmes a base de amido

Abstract : The banana (Musa spp.) is one of the most cultivated and consumed fruits in Brazil both in nature and industrialized form. Thus, one of the wastes generated is the banana peel, which represents about 35% of its composition. The peel is a lignocellulosic material considered as a potential source for obtaining nanostructures extracted by breaking these matrices, forming amorphous compounds capable of reinforcing and improving the thermal and barrier properties of polymeric films. The present study aimed to develop films with the partial incorporation of cellulose nanostructures present in banana-nanica (Musa spp Cavendish) peel obtained by different extraction methods as well as to characterize them in terms of visual, physical, optical, mechanical and barrier properties. The nanostructures were obtained by the method of hydrolysis in autoclave (NA) and hydrolysis in ultrasound (NU). The films were developed by the casting technique, being composed of nanostructures, glycerol, starch and water according to an experimental design 22 with center point. Films developed with nanostructure NA were denominated (A) and films developed with nanostructure NU, (U). There was no statistical difference (p <0.05) regarding the analyses of thickness, density, weight and opacity between developed films. Films 2A (0.15 g NA and 2 g glycerol), 5A (0.25 g NA and 1.5 g glycerol), 2U (0.15 g NU and 2 g glycerol) and 4U (0.35 g of NU and 2 g of glycerol) better stood out in relation to the parameters continuity, malleability and homogeneity. The 5A and 4U films exhibited high water solubility, 68 and 42%, respectively, being considered hydrophilic films, a characteristic also indicated by the wettability test. Films containing NA showed water vapor permeability (PVA) between 2.4 and 6.4 g mm kPa-1 h-1 m-2 while films containing NU had PVA ranging between 3.0 and 7.9 g mm kPa-1 h-1 m-2. The 4U and 5A films were subjected to thermal analysis where the first degradation between 150 ºC and 200 ºC, due to glycerol and a second degradation, between 280 and 330 ºC , characterized by the presence of starch in the composition. Through Fourier Transform lnfrared spectroscopy (FTIR), signs of crystalline and semicrystalline cellulose could be observed. Scanning Electron Microscopy (SEM) allowed us to observe that the 4U film had greater homogeneity in relation to the 5A film. Therefore, it can be concluded that the films presented relevant visual, physical and barrier properties, with the 4U film being the best in all analyses. Thus, it is possible to indicate the use of nanostructures obtained from banana-nanica peel to reinforce starch-based films