Obtenção de hidrogéis à base de amido e nanocelulose para potencial aplicação na agricultura

dc.contributor.advisor-co1Pereira, Robson Valentim
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1675940843759718
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-3314-8752
dc.contributor.advisor1Menezes, Aparecido Junior de
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0484426340349483
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-5638-489X
dc.contributor.authorHernandez, Cécile Chaves
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/5870541356734813
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0003-1769-9842
dc.date.accessioned2025-06-11T13:00:55Z
dc.date.issued2025-04-11
dc.description.abstractHydrogels, due to their porous three-dimensional structure, have the ability to swell, absorbing fluids, a very important property when they are intended to be used in the field of agriculture as a superabsorbent polymer, helping to control soil moisture; as a soil conditioner, performing a controlled delivery of fertilizers and other agrochemicals or even for the removal of metal ions that accumulate in the soil due to its natural non-degradation. The present study proposes the preparation of a hydrogel obtained through a matrix of starch (cassava and arrowroot)/xanthan gum and starch (cassava and arrowroot)/xanthan gum with cellulose nanofibrils (CNFs) ionically, covalently and double crosslinked, forming a nanocomposite, to obtain better mechanical and physicochemical properties. The characterization techniques used in this study were: Differential Scanning Calorimetry (DSC), determination of Viscosity Average Molar Mass (Mv), Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TG), X-ray diffraction (XRD) and swelling analysis. It was observed that the different morphologies and amylose/amylopectin contents of the starches influence their viscosities, which directly interferes in the analyzed properties and that the presence of xanthan gum, and the crosslinks contribute to the formation of a dense and compact structure in the hydrogels. Double crosslinking produces an appearance of inflexibility and rigidity in the hydrogel. The density of the network formed after crosslinking and the presence of CNFs interfered in the thermal and swelling properties, causing a decrease in thermal stability and mass loss, with the main peak of mass loss between 153 °C and 167 °C, while for starch it occurs above 300 °C. After these analyses, it can be concluded that the presence of NFC in the hydrogels reduced the swelling power, since the interactions between NFC and starch reduce the mobility of the network. Good results were obtained for the different starch hydrogels and that covalent crosslinking confers greater swelling power to the material, with swelling power above 1000%. The results obtained for the covalently crosslinked samples being superior to those obtained by ionic crosslinking and doubly crosslinked.eng
dc.description.resumoOs hidrogéis, devido à sua estrutura tridimensional porosa, possuem a capacidade de intumescerem, absorvendo e/ou adsorvendo fluidos, propriedade muito importante quando se tem a intenção de utilizá-lo, por exemplo, no campo da agricultura, assim como sendo um polímero superabsorvente, pode ser utilizado em tratamentos de efluentes e solo para remoção de íons de metais que se acumulam em tais substratos, na biomedicina e engenharia de tecidos para a construção de arcabouços e membranas curativas, entre outras aplicações. O presente estudo traz como proposta o preparo de um hidrogel obtido através de matriz de amido (mandioca, milho e araruta) /goma xantana e amido (mandioca, milho e araruta) /goma xantana juntamente com nanofibrilas de celulose (CNFs) ionicamente, covalentemente e duplamente reticulados, formando um nanocompósito, com o objetivo de melhorar as propriedades mecânicas e físico-químicas. As técnicas de caracterização utilizadas neste estudo foram: calorimetria exploratória diferencial (DSC), determinação de massa molar viscosimétrica (Mv), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia na região de infravermelho utilizando transformada de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica (TG), difração de raios-X (DRX) e análise de intumescimento. Observou-se que as diferentes morfologias e teores de amilose/amilopectina dos amidos influenciam suas viscosidades, interferindo diretamente nas propriedades analisadas e que a presença da goma xantana e as reticulações contribuem para a formação de estrutura densa e compacta nos hidrogéis. A dupla reticulação produz um aspecto de inflexibilidade e rigidez no hidrogel. A densidade da rede formada após as reticulações e a presença das CNFs interferiram nas propriedades térmica e intumescimento, causando a diminuição da estabilidade térmica e da perda de massa, sendo o maior pico de perda de massa entre 153 °C e 167 °C, enquanto para o amido ocorre acima de 300 °C. Após essas análises, pode-se concluir que a presença de NFC nos hidrogéis reduziu o poder de intumescimento, visto que as interações entre NFC e amido reduzem a mobilidade da rede. Foram obtidos bons resultados para os diferentes hidrogéis de amido e que a reticulação covalente confere maior poder de inchamento ao material, com poder de intumescimento acima de 1000 %. Os resultados obtidos para as amostras reticuladas covalentemente superiores aos obtidos por reticulação iônica e duplamente reticulados.por
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamento
dc.identifier.citationHERNANDEZ, Cécile Chaves. Obtenção de hidrogéis à base de amido e nanocelulose para potencial aplicação na agricultura. 2025. Tese (Doutorado em Ciência dos Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/22210.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/22210
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus Sorocaba
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais - PPGCM-So
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectHidrogéispor
dc.subjectNanocelulosepor
dc.subjectAmido de ararutapor
dc.subjectAmido de mandiocapor
dc.subjectAmido de milhopor
dc.subjecthydrogelseng
dc.subjectnanocelluloseeng
dc.subjectarrowroot starcheng
dc.subjectcassava starcheng
dc.subjectcorn starcheng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS::POLIMEROS, APLICACOES
dc.titleObtenção de hidrogéis à base de amido e nanocelulose para potencial aplicação na agriculturapor
dc.title.alternativeObtaining starch and nanocellulose-based hydrogels for potential application in agricultureeng
dc.typeTese

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