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Tipo do documento: Dissertação
Título: Embalagens sustentáveis à base de amido de milho, resíduos de rocha e fibra de café
Título(s) alternativo(s): Sustainable packaging based on corn starch, limestone waste, and coffee fiber
Autor: Barboza, Laysa Silva 
Primeiro orientador: Bastos, Daniele Cruz
Primeiro membro da banca: Libano, Elaine Vidal Dias Gomes
Segundo membro da banca: Pereira, Patricia Soares da Costa
Terceiro membro da banca: Conceição, Marceli do Nascimento da
Resumo: O amido nativo não é adequado para aplicações plásticas diretas devido à sua alta permeabilidade ao vapor de água e às suas propriedades mecânicas frágeis. Para superar essas limitações, o amido é plastificado por meio da adição de agentes, como água ou glicerol, sob condições controladas de calor e cisalhamento, o que promove a ruptura dos grânulos de amido e a formação de uma rede gelatinizada. Esse processo melhora a flexibilidade e reduz a fragilidade do material. No entanto, os filmes de amido termoplástico (TPS) ainda apresentam desempenho inferior em comparação com materiais derivados do petróleo. Os biocompósitos à base de amido, que incorporam fibras naturais ou cargas minerais, mostram-se promissores como alternativas biodegradáveis, apresentando propriedades mecânicas e térmicas aprimoradas. As cascas de café, ricas em celulose e lignina, são uma excelente fonte de compostos bioativos e podem atuar como agentes de reforço em biocompósitos. Além disso, subprodutos como o resíduo de serragem de rochas ornamentais gerado pela indústria de pedras apresentam potencial para aplicações sustentáveis. Este estudo investigou o desenvolvimento de biocompósitos à base de TPS reforçados com cascas de café (Coffee Husks – CH), feldspato potássico (Potassium feldspar – PF) e mármore Bege bahia (Bahia Beige – BB), com foco em suas propriedades químicas, mecânicas e morfológicas, oferecendo uma abordagem inovadora para o desenvolvimento de biocompósitos sustentáveis. Os resultados confirmaram que a composição química dos reforços influencia o desempenho dos compósitos, com carbonato de cálcio predominante no mármore Bege Bahia, altos teores de silício e potássio no feldspato e elevado teor de carbono na casca de café. A análise de FTIR mostrou que os reforços foram incorporados sem comprometer a estrutura química do TPS. As micrografias de MEV indicaram boa dispersão dos reforços, embora formulações com maior teor de carga tenham apresentado descoesão. Os testes mecânicos revelaram que a adição de CH e cargas minerais reduziu a ductilidade do TPS, mas aumentou sua rigidez e resistência à tração, com o compósito 70/20/5/5 apresentando os melhores resultados. A resistência ao impacto também foi beneficiada pela adição de CH. Assim, a combinação desses reforços pode viabilizar compósitos biodegradáveis mais rígidos e resistentes, ajustáveis para diferentes aplicações.
Abstract: Native starch is not suitable for direct plastic applications due to its high water vapor permeability and brittle mechanical properties. To overcome these limitations, starch is plasticized by adding agents such as water or glycerol under controlled heat and shear conditions, promoting the disruption of starch granules and the formation of a gelatinized network. This process improves the flexibility and reduces the brittleness of the material. However, thermoplastic starch (TPS) films still exhibit inferior performance compared to petroleum-derived materials. Starch-based biocomposites, incorporating natural fibers or mineral fillers, have emerged as promising biodegradable alternatives, offering enhanced mechanical and thermal properties. Coffee husks, rich in cellulose and lignin, are an excellent source of bioactive compounds and can serve as reinforcing agents in biocomposites. Additionally, by-products such as ornamental stone sawing waste from the stone industry show potential for sustainable applications. This study investigated the development of TPS-based biocomposites reinforced with coffee husks (CH), potassium feldspar (PF), and Bahia Beige marble (BB), focusing on their chemical, mechanical, and morphological properties, offering an innovative approach to sustainable biocomposite development. The results confirmed that the chemical composition of the reinforcements influences the composites' performance, with calcium carbonate predominant in Bahia Beige marble, high silicon and potassium content in feldspar, and high carbon content in coffee husks. FTIR analysis showed that the reinforcements were incorporated without compromising the chemical structure of TPS. SEM micrographs indicated good dispersion of the reinforcements, although formulations with higher filler content showed decohesion. Mechanical tests revealed that the addition of CH and mineral fillers reduced TPS ductility but increased its stiffness and tensile strength, with the 70/20/5/5 composite showing the best results. Impact resistance was also improved by the addition of CH. Thus, the combination of these reinforcements enables the development of more rigid and resistant biodegradable composites, adjustable for different applications.
Palavras-chave: Biocomposites
Sustainable packaging
Ornamental stone
Materials Science and Technology
Biocompósitos
Embalagens sustentáveis
Rocha ornamental
Ciência e Tecnologia de Materiais
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Ciências Exatas e Engenharia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais (FCEE)
Citação: BARBOZA, Laysa Silva. Embalagens sustentáveis à base de amido de milho, resíduos de rocha e fibra de café. 2025. 55 f. Dissertação (Mestrado Profissional em Ciência e Tecnologia de Materiais (FCEE)) - Faculdade de Ciências Exatas e Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2025.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/24491
Data de defesa: 24-Abr-2025
Aparece nas coleções:Mestrado Profissional em Ciência e Tecnologia de Materiais (FCEE)



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