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.advisor1 | Botaro, Vagner Roberto | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/2907189124654066 | por |
| dc.contributor.advisor1orcid | https://orcid.org/0000-0002-3382-7747 | por |
| dc.contributor.author | Lima, Vitor Hugo de | |
| dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/2514638680367582 | por |
| dc.contributor.authororcid | https://orcid.org/0000-0001-9865-2207 | por |
| dc.date.accessioned | 2023-11-30T23:37:54Z | |
| dc.date.available | 2023-11-30T23:37:54Z | |
| dc.date.issued | 2023-11-24 | |
| dc.description.abstract | This 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.resumo | Este 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.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | por |
| dc.description.sponsorshipId | 142088/2019-6 | por |
| dc.identifier.citation | LIMA, 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.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/18969 | |
| dc.language.iso | por | por |
| dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
| dc.publisher.address | Campus Sorocaba | por |
| dc.publisher.initials | UFSCar | por |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Planejamento e Uso de Recursos Renováveis - PPGPUR-So | por |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
| dc.subject | Lignina | por |
| dc.subject | Fontes Renováveis | por |
| dc.subject | Propriedades de Barreira | por |
| dc.subject | Hidrogéis | por |
| dc.subject | Lignin | eng |
| dc.subject | Renewable Sources | eng |
| dc.subject | Barrier Properties | eng |
| dc.subject | Hydrogels | eng |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA | por |
| dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS | por |
| dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA | por |
| dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS::POLIMEROS, APLICACOES | por |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA::POLIMEROS E COLOIDES | por |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS AGRARIAS::RECURSOS FLORESTAIS E ENGENHARIA FLORESTAL::TECNOLOGIA E UTILIZACAO DE PRODUTOS FLORESTAIS::QUIMICA DA MADEIRA | por |
| dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::PAPEL E CELULOSE | por |
| dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::POLIMEROS | por |
| dc.title | Fracionamento da lignina Kraft e aplicação em diferentes segmentos: Desenvolvimento de aditivo com propriedades de barreira e hidrogéis para remoção de metais potencialmente tóxicos | por |
| dc.title.alternative | Kraft lignin fractionation and application in different segments: Development of additive for barrier properties and hydrogels for removing potentially toxic metals | eng |
| dc.type | Tese | por |
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