Nanocristais de celulose bacteriana: da obtenção, sob diferentes condições de hidrólise, à incorporação como reforço em poli(L-ácido láctico)

Bacterial cellulose nanocrystals: from obtaining, under different hydrolysis conditions, the incorporation as reinforcement in poly(L-lactic acid)

RESUMO

Este trabalho almejou produzir celulose bacteriana (CB), obter nanocristais de celulose bacteriana (NCCB), incorporar NCCB como reforço em poli(L-ácido láctico) (PLLA) e avaliar propriedades destes bionanocompósitos. Foram produzidas membranas de CB provenientes da bactéria Gluconacetobacter hansenii. A partir das membranas foram obtidos NCCB por hidrólise com ácido sulfúrico (H₂SO₄), com base em 11 experimentos. Os parâmetros variados nos experimentos foram: concentração de H₂SO₄, temperatura e tempo. Pode-se definir critérios de obtenção de NCCB por análise termogravimétrica (TGA) e análise de espalhamento dinâmico de luz (DLS). Principais resultados indicam possibilidade de obtenção na condição de: 80% de concentração de H₂SO₄ (m/m), 60 ºC e 60 min. Para esta condição obteve-se tamanhos adequados dos NCCB (média de 388 nm), potencial zeta adequado (-38 mV) e estabilidade térmica adequada (T_onset2 = 301,9 ºC). Posteriormente, NCCB obtidos conforme critérios definidos foram incorporados ao PLLA em duas concentrações (2,5 e 5%), utilizando dois métodos (sem e com funcionalização dos NCCB). Os bionanocompósitos preparados foram caracterizados por TGA e calorimetria explanatória diferencial (DSC). Resultados das técnicas de caracterização dos bionanocompósitos foram comparados com resultados do PLLA puro. Principais resultados em relação aos métodos, revelam a importância da funcionalização dos NCCB antes de incorporá-los ao PLLA. Sobre a concentração de reforço utilizada, o aumento da estabilidade térmica foi gradual, conforme teor de reforço, sendo que para o bionanocompósito com 5% de NCCB funcionalizados o incremento foi de 10,4 ºC na T_onset2 em relação ao PLLA puro. Contudo, o grau de cristalinidade diminuiu (X_c do PLLA puro = 40,38% e X_c do bionanocompósito com 5% de NCCB funcionalizados = 24,73%). Conclui-se que a adição de NCCB em PLLA é ambientalmente viável e promove melhoria de propriedades.

Palavras-chave:
bionanocompósitos; nanocristais de celulose bacteriana; poli(L-ácido láctico)