Avaliação do ciclo de vida de plásticos biodegradáveis de amido reforçados com nanoceluloses

dc.contributor.advisor-co1Marconcini, José Manoel
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5373845785326215
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-0419-9796
dc.contributor.advisor1Moreira, Francys Kley Vieira
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7156680316782417
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-6368-3177
dc.contributor.authorMajor, Vinicius de Souza
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/3093392500949844
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0001-7196-6193
dc.date.accessioned2025-07-08T18:35:28Z
dc.date.issued2025-05-26
dc.description.abstractThis dissertation aimed to quantify the environmental impacts of starch packaging reinforced with cellulose nanofibrils (NFC) and nanocrystals (CNC) using life cycle assessment (LCA). The studies were carried out to evaluate the effect of eucalyptus pulp and cotton as cellulose sources, the NFC and CNC production methods and their contents (2.5% - 10%) on impact indicators of starch/nanocellulose nanocomposites. The LCA was conducted based on ISO 14044, establishing comparisons of nanocomposites with fossil-based and biobased LDPE (Bio-LDPE) using a 20 cm x 30 cm plastic bag as a flexible packaging model. A cradle to grave system boundary was adopted, assuming aerobic composting and landfill for the starch-based and LDPE-based packaging, respectively. The OpenLCA 2.2 software and the Ecoinvent 3.7.1 database were used for life cycle modeling and inventory (LCI) and for calculating impact indicators related to ecosystem vitality, human health and natural resource depletion. Uncertainty calculations were performed by Monte Carlo simulation with 10,000 iterations. The hypothesis that starch is an eco-friendly material in opposition to LDPE was confirmed. However, the use of nanocelluloses increases all the impact indicators of starch packaging, being such increases more critical with the use of CNC obtained by H2SO4-hydrolysis. Starch/NFC plastic packaging had lower impacts than LDPE packaging in terms of carbon footprint (15-53%), eutrophication (54-74%), freshwater ecotoxicity (23-43%), use of nonrenewable energy (50%) and the opposite effect for human toxicity. There are disadvantages in terms of acidification, aerosol emission, land use and water consumption. Therefore, to compete technically and environmentally with LDPE packaging, the development of starch/nanocellulose nanocomposites must seek the maximum reinforcing effect with the lowest possible nanomaterial content in association with nanocomposite production routes that minimize environmental impacts.eng
dc.description.resumoO presente trabalho de mestrado foi dedicado à quantificação dos potenciais impactos ambientais de embalagens de amido reforçadas com nanofibrilas (NFC) e nanocristais (CNC) de celulose utilizando a avaliação do ciclo de vida (ACV). Os estudos foram realizados com o intuito de avaliar o efeito da polpa de eucalipto e o algodão como fonte de celulose, o método de produção de NFC e CNC e seus teores (2,5% - 10%) sobre os indicadores de impacto dos nanocompósitos amido/nanocelulose. A ACV foi conduzida estabelecendo comparações dos nanocompósitos com LDPE de fonte fóssil e de fonte renovável (Bio-LDPE) adotando uma unidade de sacola plástica, com limite de estudo do berço ao túmulo, assumindo compostagem aeróbia e aterro sanitário para amido e LDPE, espectivamente. O software OpenLCA 2.2 e o banco de dados Ecoinvent 3.7.1 foram utilizados para modelagem dos ciclos de vida e seus inventários (ICV), e para cálculo de indicadores de impacto relativos à vitalidade dos ecossistemas, saúde humana e esgotamento de recursos naturais. Cálculos de incerteza foram realizados por simulação Monte Carlo com 10.000 interações. Foi confirmada a hipótese de que o amido é um material ambientalmente amigável em oposição ao LDPE. Porém, o uso de nanoceluloses aumenta os impactos da embalagem de amido, sendo tais aumentos mais críticos com o uso de CNC obtido por hidrólise com H2SO4. As embalagens plásticas de amido/NFC apresentaram menor impacto do que a embalagem de LDPE no que tange a pegada de carbono (15-53%), eutrofização (54-74%), ecotoxicidade para água doce (23-43%), uso de energia não renovável (50%) além de efeito oposto para toxicidade em humanos. Há desvantagens na acidificação, emissão de aerossóis, uso da terra e consumo de água. Como conclusão, as embalagens de amido/nanoceluloses apresentam competitividade com as embalagens de amido, desde que respeitado o mínimo teor para obtenção das propriedades adequadas.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipId88887.843485/2023-00
dc.identifier.citationMAJOR, Vinicius de Souza. Avaliação do ciclo de vida de plásticos biodegradáveis de amido reforçados com nanoceluloses. 2025. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/22296.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/22296
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
dc.relation.urihttps://drive.google.com/file/d/1-9nrd4vK1Me2wyF0F1FZFv8qkfRHYUiF/view
dc.relation.urihttps://drive.google.com/file/d/1sEe3dqOV04otaRnWNxlHVpyHGWAONhUf/view
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectCompostáveis
dc.subjectNanotecnologia
dc.subjectEco-indicadores
dc.subjectSustentabilidade
dc.subjectCompostable polymerseng
dc.subjectNanotechnologyeng
dc.subjectEco-indicatorseng
dc.subjectSustainabilityeng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS
dc.titleAvaliação do ciclo de vida de plásticos biodegradáveis de amido reforçados com nanoceluloses
dc.title.alternativeLife cycle assessment of nanocellulose-reinforced biodegradable starch plasticseng
dc.typeDissertação

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