Fracionamento da lignina Kraft e aplicação em diferentes segmentos: Desenvolvimento de aditivo com propriedades de barreira e hidrogéis para remoção de metais potencialmente tóxicos

dc.contributor.advisor1Botaro, Vagner Roberto
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2907189124654066por
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-3382-7747por
dc.contributor.authorLima, Vitor Hugo de
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/2514638680367582por
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0001-9865-2207por
dc.date.accessioned2023-11-30T23:37:54Z
dc.date.available2023-11-30T23:37:54Z
dc.date.issued2023-11-24
dc.description.abstractThis study elucidates the significance of the Kraft lignin (KL) fractionation process to obtain less polydisperse fractions for application in the development of novel materials or integration of lignin fractions into the processing of everyday materials. Two fractions, at pH 7.5 (KL75) and pH 4.5 (KL45), were obtained from KL using the fractionation method via acid gradient precipitation from the aqueous medium. The process efficiently separated the fractions, which exhibited distinct properties and characteristics when investigated through techniques such as gel permeation chromatography (GPC), thermal properties via thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and 31P nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR); morphology was analyzed through scanning electron microscopy (SEM).The fractions were employed in the development of an additive with barrier properties and hydrogels for the removal of potentially toxic metals in aqueous environments. For the formulation of a barrier additive, lignin fractions were combined with starch to prepare a film-forming solution, which was subsequently applied using the tape casting technique to produce thin films. The structural, morphological, mechanical, thermal, and water vapor permeation characteristics of the films were characterized. Hydrogels were produced through the crosslinking of lignin with starch using ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) as the crosslinking agent and triethylamine as a catalyst. The development of these materials using lignin fractions proved promising based on the obtained results. The KL45 fraction exhibited superior barrier properties compared to KL75 and KL, albeit with inferior thermal and mechanical properties. KL75 demonstrated enhanced swelling properties and adsorption capacity for metals such as copper (Cu) and mercury (Hg) when dispersed in an aqueous medium from sulfur salts (S) such as copper sulfate (CuSO4) and mercury sulfate (HgSO4). The results obtained for these novel materials reinforce positive expectations regarding the use of lignin as a raw material for higher value-added materials with the potential to replace products derived from non-renewable sources.eng
dc.description.resumoEste trabalho elucida a importância do processo de fracionamento da ligina Kraft (LK) para obtenção de frações menos polidispersas visando sua aplicação no desenvolvimento de novos materiais. Foram obtidas duas frações, em pH 7,5 (LK75) e pH 4,5 (LK45), a partir de LK utilizando o método de fracionamento por precipitação via variação do gradiente ácido do meio aquoso. O processo foi eficiente na separação das frações, que apresentaram propriedades e características distintas quando investigadas através das técnicas de cromatografia de permeação em gel (GEL), propriedades térmicas via análise termogravimétrica (TGA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC), espectroscopias na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e de ressonância magnética nuclear 31P (RMN); morfologia via microscopia eletrônica de varredura (MEV). As frações foram aplicadas no desenvolvimento de um aditivo com propriedades de barreira, e hidrogéis para remoção de metais potencialmente tóxicos em meio aquoso. Para formulação de um aditivo de barreira, as frações de lignina foram combinadas com amido para preparo de uma solução filmogênica que posteriormente foi aplicada via técnica de tape casting para obtenção de filmes finos e caractererização estrutural, morfológica, mecânica, térmica e de permeação de vapor de água. Os hidrogéis foram produzidos a partir da reticulação de lignina com amido utilizando ácido etilenodiamino tetra-acético (EDTA) como matéria-prima na produção do agente reticulante e trietilamina como catalisador. O desenvolvimento destes materiais utilizando frações de lignina se mostrou promissor de acordo com os resultados obtidos. A fração LK45 desempenhou melhor propriedade de barreira em relação à LK75 e LK, entretanto propriedades térmicas e mecânicas inferiores. LK75 apresentou melhores propriedades de entumecimento e capacidade de adsorção de metais como cobre (Cu) e mercúrio (Hg) quando dispersos em meio aquoso a partir de sais de enxofre (S) como sulfato de cobre (CuSO4) e sulfato de mercúrio (HgSO4). Os resultados obtidos para estes novos materiais fortalecem as expectativas positivas quanto ao uso da lignina como matéria-prima de materiais de maior valor agregado e com potencial de substituição de produtos oriundos do uso de materiais de fonte não renovável.por
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)por
dc.description.sponsorshipId142088/2019-6por
dc.identifier.citationLIMA, Vitor Hugo de. Fracionamento da lignina Kraft e aplicação em diferentes segmentos: Desenvolvimento de aditivo com propriedades de barreira e hidrogéis para remoção de metais potencialmente tóxicos. 2023. Tese (Doutorado em Planejamento e Uso de Recursos Renováveis) – Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/18969.por
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/18969
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.publisher.addressCampus Sorocabapor
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Planejamento e Uso de Recursos Renováveis - PPGPUR-Sopor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectLigninapor
dc.subjectFontes Renováveispor
dc.subjectPropriedades de Barreirapor
dc.subjectHidrogéispor
dc.subjectLignineng
dc.subjectRenewable Sourceseng
dc.subjectBarrier Propertieseng
dc.subjectHydrogelseng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICApor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOSpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICApor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS::POLIMEROS, APLICACOESpor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA::POLIMEROS E COLOIDESpor
dc.subject.cnpqCIENCIAS AGRARIAS::RECURSOS FLORESTAIS E ENGENHARIA FLORESTAL::TECNOLOGIA E UTILIZACAO DE PRODUTOS FLORESTAIS::QUIMICA DA MADEIRApor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::PAPEL E CELULOSEpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::POLIMEROSpor
dc.titleFracionamento da lignina Kraft e aplicação em diferentes segmentos: Desenvolvimento de aditivo com propriedades de barreira e hidrogéis para remoção de metais potencialmente tóxicospor
dc.title.alternativeKraft lignin fractionation and application in different segments: Development of additive for barrier properties and hydrogels for removing potentially toxic metalseng
dc.typeTesepor

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