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Produção de plásticos biodegradáveis à base de queratina extraída de penas de frango por rotas verdes
dc.contributor.author | Vanderlei, Rafael Marques | |
dc.date.accessioned | 2024-07-18T12:54:54Z | |
dc.date.available | 2024-07-18T12:54:54Z | |
dc.date.issued | 2023-10-23 | |
dc.identifier.citation | VANDERLEI, Rafael Marques. Produção de plásticos biodegradáveis à base de queratina extraída de penas de frango por rotas verdes. 2023. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/20096. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/20096 | |
dc.description.abstract | Chicken feather is a by-product widely generated by the poultry agroindustry. However, its large-scale production and the challenges associated with waste management raise substantial concerns about its environmental impacts. Chicken feathers are predominantly composed of keratin, a protein that can be potentially valued towards new biodegradable materials with desirable physical properties for various applications. Focusing on this major objective, in this doctoral thesis, keratin was extracted from industrial chicken feather waste through sulfitolysis, followed by recovery using various precipitating agents: HCl, citric acid, NaCl, and acetone. This approach enabled the extraction of keratin in a dialysis-free, fast, and scalable way, using low-cost and non-toxic reagents, with emphasis on the acetone precipitation for which a recovery yield of 80% was obtained. Life cycle assessment outlined the main environmental hotspots in the keratin production, and a circular economy concept was studied to mitigate its environmental impacts. Chemical analysis revealed that the disulfide bonds present in keratin were converted into S-sulfocysteine, facilitating the keratin processing by thermo-molding. Transparent and water-insoluble thermoplastic films were produced with desirable properties for packaging applications, for example. The precipitating agents had direct implications on the distribution of molar mass, morphology, and hydrophobicity of the keratin films. These characteristics allowed obtaining films with a range of mechanical properties, from rigid films, with an elastic modulus above 400 MPa, to films with elongation at break as larger as 70%, for a tensile strength around 10 MPa. This thesis shows the potential for valuing chicken feather waste in the development of biodegradable keratin-based materials with reduced environmental footprints. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | por |
dc.language.iso | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | Avaliação de ciclo de vida | por |
dc.subject | Filme biodegradável | por |
dc.subject | Precipitação | por |
dc.subject | Queratina | por |
dc.subject | Termo-prensagem | por |
dc.subject | Biodegradable film | eng |
dc.subject | Compression molding | eng |
dc.subject | Keratin | eng |
dc.subject | Life cycle assessment | eng |
dc.subject | Precipitation | eng |
dc.title | Produção de plásticos biodegradáveis à base de queratina extraída de penas de frango por rotas verdes | por |
dc.title.alternative | Production of biodegradable plastics based on keratin extracted from chicken feathers by green routes | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.contributor.advisor1 | Mattoso, Luiz Henrique Capparelli | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5839043594908917 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Moreira, Francys Kley Vieira | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7156680316782417 | por |
dc.description.resumo | A pena de frango é um subproduto amplamente gerado pela agroindústria. No entanto, sua produção em larga escala e os desafios associados à gestão de resíduos levantam preocupações substanciais quanto ao seu destino. As penas de frango são compostas predominantemente por queratina, uma proteína que detém potencial para ser valorizada na forma de novos materiais biodegradáveis com propriedades físicas desejáveis à diversas aplicações. Nessa tese de doutorado, a queratina foi extraída de resíduo industrial de pena de frango por meio da sulfitólise, seguida de recuperação utilizando diversos agentes precipitantes: HCl, ácido cítrico, NaCl e acetona. A metodologia empregada viabilizou a extração da queratina de maneira rápida e passível de escalonamento, empregando reagentes de baixo custo e atóxicos, dispensando a necessidade de diálise, com destaque para a precipitação com acetona para a qual um rendimento de recuperação de 80% foi obtido. A avaliação do ciclo de vida delineou os principais gargalos ambientais da produção da queratina, e o conceito de economia circular foi estudado para mitigar os impactos ambientais. A análise química revelou que as ligações dissulfeto presentes na queratina foram convertidas em S-sulfocisteína, facilitando seu processamento por termo prensagem. Foram produzidos filmes termoplásticos transparentes e insolúveis em água, características desejáveis para aplicações em embalagens, por exemplo. O método de precipitação adotado teve implicações diretas na distribuição da massa molar, morfologia e hidrofobicidade dos filmes de queratina. Essas características permitiram a obtenção de filmes com uma gama de propriedades mecânicas, abrangendo desde filmes rígidos, com um módulo elástico acima de 400 MPa, até filmes com um alongamento superior a 70%, para uma resistência à tração em torno de 10 MPa. Os resultados deste estudo evidenciam o potencial de valorização do resíduo de pena de frango no desenvolvimento de materiais biodegradáveis e com impacto ambiental reduzido. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS | por |
dc.description.sponsorshipId | 88887.334765/2019-00 | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/1188112310904566 | por |
dc.contributor.authororcid | https://orcid.org/0000-0002-4561-7763 | por |
dc.contributor.advisor1orcid | https://orcid.org/0000-0001-7586-1014 | por |
dc.contributor.advisor-co1orcid | https://orcid.org/0000-0001-6368-3177 | por |