FIGUEIREDO, M. C. B. de

MATTOSO, L. H. C.

MEDEIROS, E. de S.

NASCIMENTO, D. M. do

ROSA, M. de F.

SOUZA FILHO, M. de S. M. de

Infoteca-e

ISSN 1679-6535Setembro, 2010Fortaleza, CE158Nanocelulose de Fibras de Coco ImaturoMorsyleide de Freitas Rosa1 Eliton de Souto Medeiros2 Men de Sá Moreira de Souza Filho3 Maria Cléa Brito de Figueirêdo4 Diego Magalhães do Nascimento5 Luiz Henrique Capparelli Mattoso6ComunicadoTécnicoO desenvolvimento de novos materiais biodegradáveis a partir de produtos e subprodutos agropecuários, com propriedades especiais e controláveis no nível molecular, tem atraído o interesse de muitas indústrias de processamento, graças ao seu enorme potencial de aplicação nos mais variados setores industriais e ao impacto que seus resultados podem dar ao desenvolvimento tecnológico, econômico e ambiental (DURAN, 2006). Nesse contexto, destacam-se as fibras vegetais, que podem ser empregadas como elemento de reforço na elaboração de compósitos, incluindo os nanoestruturados (materiais que apresentam em sua composição partículas que possuem pelo menos uma dimensão na faixa de 1 nm - 100 nm). As fibras vegetais são estruturas organizadas em multicamadas, constituídas por microfibrilas de celulose, envolvidas por uma matriz amorfa, composta geralmente por lignina e hemicelulose. Segundo o modelo estrutural proposto por Battista e Smith (1962), cada microfibrila de celulose pode ser considerada como uma corrente que contém uma sequência de unidades de celulose (cristalitos), ligadas por domínios amorfos (Figura 1). As regiões amorfas agem como defeitos estruturais e, quando submetidas a ataque ácido, são responsáveis pela quebra transversal das microfibrilas em pequenos monocristais (nanocristais, whiskers, cristalitos ou nanocelulose) (DUFRESNE, 2008). O aproveitamento de fibras vegetais para a obtenção de nanocelulose destaca-se entre as pesquisas voltadas para novos usos de materiais lignocelulósicos. A nanocelulose apresenta características mecânicas excepcionais, que a credenciam como um elemento de reforço ideal para materiais avançados denominados nanocompósitos. 1Engenheira Química, D. Sc. em Processos Químicos e Biológicos, pesquisadora da Embrapa Agroindústria Tropical,  Fortaleza, CE, morsy@cnpat.embrapa.br2Engenheiro de Materiais, D. Sc., professor da Universidade Federal da Paraíba, Centro de Tecnologia, João Pessoa, PB.3Engenheiro Químico, D. Sc. em Tecnologia de Alimentos, pesquisador da Embrapa Agroindústria Tropical, Fortaleza, CE, msamoreira@cnpat.embrapa.br4Analista de Sistemas, D. Sc. Gestão da Qualidade Ambiental, pesquisadora da Embrapa Agroindústria Tropical,  Fortaleza, CE, clea@cnpat.embrapa.br 5Bolsista de graduação UFC/CNPq/Pibic6Engenheiro de Materiais, D. Sc. em Ciência e Engenharia de Materiais, pesquisador da Embrapa Instrumentação Agrope-cuária, São Carlos, SP, mattoso@cnpdia.embrapa.br2 Nanocelulose de Fibras de Coco ImaturoAlém disso, sua incorporação em matrizes poliméricas pode acrescentar vantagens desejáveis, como maior estabilidade térmica e melhoria das propriedades de barreira, mesmo quando em baixas concentrações.  Entre as fibras vegetais existentes na biomassa, as fibras de coco imaturo representam um resíduo agroindustrial volumoso que pode ser empregado como fonte de nanocelulose para elaboração de nanocompósitos.Figura 1. Diagrama esquemático mostrando a estrutura hierárquica de uma fibra celulósica semicristalina Fonte: Battista; Smith, 1962; Dufresne, 2008.O processo de obtenção de nanocelulose de fibras de coco imaturo envolveu inicialmente uma etapa de moagem e tratamento com hidróxido de sódio, para remover impurezas e graxas e, em seguida, um branqueamento com clorito de sódio, NaClO2 (ROSA et al., 2010). A finalidade desse pré-tratamento é remover principalmente a lignina, que age como um aglutinante natural e dificulta o ataque ácido. Na Figura 2, é apresentada uma micrografia eletrônica de varredura, evidenciando o processo de desfribramento da fibra de coco, que ocorre em razão da remoção parcial de lignina. Após o branqueamento, as fibras de coco foram submetidas à hidrólise com solução de ácido sulfúrico concentrado (64%, m/m) a 45 °C por 120 minutos (ORTS et al., 2005; CRANSTON; GRAY, 2006).  Figura 2. Microscopia eletrônica de varredura de fibra de coco imaturo.A nanocelulose extraída das fibras de coco imaturo apresentou-se como uma suspensão estável, de coloração marrom, o que evidenciou a existência de lignina remanescente do tratamento de branqueamento (Figura 3). Tipicamente, os monocristais apresentaram cristalinidade de aproximadamente 65%, comprimentos (L) de  194 nm ± 70 nm e diâmetros (d) situados em torno de 5 nm, o que reproduziu razões de aspecto (L/d) tão altas quanto 53 nm. Estruturas com alta razão de aspecto, ou seja, alta relação entre a maior e a menor dimensão, são especialmente eficientes por causa de sua alta área superficial específica, o que lhes confere elevada capacidade de reforço (DALMAS et al., 2007).MicrofibrilaFibraFoto: Tina G. Williams3Nanocelulose de Fibras de Coco ImaturoO uso da fibra de coco imaturo como fonte de nanocelulose reforça o conceito de que as cascas de coco imaturo, geradas pelo consumo da água de coco, representam uma matéria-prima renovável capaz de gerar produtos de alto valor agregado.Figura 3. Aspecto físico e micrografias de transmissão eletrônica de uma suspensão de nanocelulose de fibra de coco imaturo.Fonte: Rosa et al., 2010. ReferênciasBATTISTA, O. A.; SMITH, P. A. Microcrystalline cellulose. The oldest polymer finds new industrial uses. Industrial and Enginee-ring Chemistry, v.54, n.9, 1962.CRANSTON, E. D.; GRAY, D. G. Morphological and optical characterization of polyelectrolyte multilayers incorporating na-nocrystalline cellulose. Biomacromolecules, v.7, p. 2522-2530, 2006.DALMAS, F.; CAVAILLÉ, J. Y.; GAUTHIER, C.; CHAZEAU, L.; DENDIEVEL, R. Viscoelastic behavior and electrical properties of flexible nanofiber filled polymer nanocomposites. Influence of processing conditions. Composites Science and Technology, v. 67, p. 829-839, 2007.DUFRESNE, A. Cellulose-based composites and nanocomposites. In: BELGACEM, M. N.; GANDINI, A. (Ed.). Monomers, polymers and composites from renewable resources. Amsterdam: Elsevier, 2008. 560 p.DURAN, N.; MATTOSO, L. H. C.; MORAIS, P. C. de. Nanotecno-logia: introdução, preparação e caractrização de nanomateriais e exemplos de aplicação. São Paulo: Artliber, 2006. 208 p.ORTS, W. J.; SHEY, J.; IMAM, S. H.; GLENN, G. M.; GUTT-MAN, M. E.; REVOL, J. F. Application of cellulose microfibrils in polymer nanocomposites. Journal of Polymers at the Environ-ment, v.13, n.4, p. 301-306, 2005.ROSA, M. F.; MEDEIROS, E. S.; MALMONGE, J. A.; GREGOR-SKI, K. S.; WOOD, D. F.; MATTOSO, L. H. C.; GLENN, G.; ORTS, W. J.; IMAM, S. H. Cellulose nanowhiskers from coconut husk fibers: effect of preparation conditions on their thermal and morphological behavior. Carbohydrate polymers. v. 81, p. 83-92, 2010.AgradecimentosOs autores agradecem ao apoio financeiro e suporte técnico dado pelo Programa Labex/EMBRAPA, CNPq, FINEP, CAPES e ARS/USDA. Exemplares desta edição podem ser adquiridos na:Embrapa Agroindústria TropicalEndereço: Rua Dra. Sara Mesquita 2270, Pici,  CEP 60511-110 Fortaleza, CEFone: (0xx85) 3391-7100Fax: (0xx85) 3391-7109 / 3391-7141E-mail: vendas@cnpat.embrapa.br1a edição: on line (2010) Comitê de PublicaçõesExpedienteComunicadoTécnico, 158Presidente: Antonio Teixeira Cavalcanti Júnior Secretário-Executivo: Marco Aurélio da R. Melo Membros: Diva Correia, Marlon Vagner Valentim Mar-tins, Arthur Cláudio Rodrigues de Souza, Ana Cristina Portugal Pinto de Carvalho, Adriano Lincoln Albuquer-que Mattos e Carlos Farley Herbster MouraSupervisor editorial: Marco Aurélio da Rocha Melo Revisão de texto: Jane Maria de Faria Cabral Editoração eletrônica: Arilo Nobre de OliveiraNormalização bibliográfica: Rita de Cassia Costa CidMinistério daAgricultura, Pecuáriae Abastecimento

Nanocelulose de fibras de coco imaturo.

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Nanocelulose de fibras de coco imaturo.

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