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Previous issue date: 2016-07-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nanocrystalline cellulose is an aqueous suspension containing whiskers which have high crystallinity and high specific surface area. This material can be obtained from lignocellulosic fibers by means of an acid hydrolysis process. The characteristics of the nanocrystalline cellulose depends of the hydrolysis conditions, which may vary according to the following parameters: concentration of acid, fiber to acid ratio, temperature and reaction time. Therefore, the influence of these parameters was evaluated in a study conducted for the microcrystalline cellulose. From this, optimized conditions were determinated for obtaining nanocrystalline cellulose suspensions with maximum yield or high crystallinity index or high zeta potential. The nanocrystalline cellulose suspension which showed maximum yield was selected for the surface modification with a cationic surfactant and posteriorly submitted to the spray-drying process. The produced, microparticles are suitable for use in the composite processing by extrusion. Based on the optimized hydrolysis conditions, residues of pine wood and corncob were submitted to the process of nanocrystalline cellulose extraction. For this, it was necessary to carry out a procedure for the isolation of cellulose, which consisted of acetosolv pulping and bleaching. The results showed that was possible to extract nanocrystalline cellulose with suitable characteristics for use in industrial applications. Compared with the commercial microcrystalline cellulose, the residues provided a yield approximately 76.0% lower in the nanocellulose extraction. Therefore, further studies are necessary to improve this characteristic. Finally, the black liquor from acetosolv pulping was used for the lignin recovery. It is suggested that lignin can be used economically for the production of aromatic compounds. / A celulose nanocristalina é uma suspensão aquosa contendo whiskers, os quais possuem elevadas cristalinidade e área superficial específica. Esta pode ser obtida a partir de fibras lignocelulósicas por meio de um processo de hidrólise ácida. As características da celulose nanocristalina dependem das condições de hidrólise, as quais podem variar de acordo com os seguintes parâmetros: concentração de ácido, razão fibra/ácido, temperatura e tempo de reação. Desta forma, a influência destes parâmetros foi avaliada em um estudo realizado para a celulose microcristalina. A partir disto, foram determinadas condições otimizadas para a obtenção de suspensões de celulose nanocristalina com máximo rendimento ou com elevado índice de cristalinidade ou com superior valor de potencial zeta. A suspensão de celulose nanocristalina que apresentou máximo rendimento foi selecionada para a modificação superficial com um surfactante catiônico e posterior secagem por atomização. Com isso, foram produzidas micropartículas para aplicação no processamento por extrusão de compósitos. Com base nas condições otimizadas de hidrólise, resíduos de madeira de pinus e de sabugo de milho foram submetidos ao processo de extração de celulose nanocristalina. Para isto, foi necessária a realização de um procedimento para o isolamento de celulose, o qual consistiu dos pré-tratamentos de polpação acetosolv e de branqueamento. A análise dos resultados mostrou que, a partir dos resíduos considerados, foi possível extrair celulose nanocristalina com características adequadas para uso em aplicações industriais. Contudo, em comparação com a celulose microcristalina comercial, os resíduos proporcionaram um rendimento aproximadamente 76,0 % inferior na extração de nanocelulose. Desta forma, estudos adicionais são necessários para a melhoria desta característica. Por fim, o licor negro proveniente da polpação acetosolv foi utilizado para a recuperação de lignina. Sugere-se que a lignina possa ser utilizada economicamente para a produção de compostos aromáticos.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2.uepg.br:prefix/1479 |
| Date | 08 July 2016 |
| Creators | Ditzel, Fernanda Izabelle |
| Contributors | Pinheiro, Luis Antonio, Prestes, Eduardo, Muniz, Graciela Inez Bolzon de, Carvalho, Benjamim de Melo, Demiate, Ivo Mottin |
| Publisher | UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências de Materiais, UEPG, BR, Desenvolvimento e Caracterização de Materiais |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEPG, instname:Universidade Estadual de Ponta Grossa, instacron:UEPG |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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