Publication
Development of a biodegradable film based on chestnut starch
| datacite.subject.fos | Engenharia e Tecnologia | pt_PT |
| dc.contributor.advisor | Domingues, Valentina Maria Fernandes | |
| dc.contributor.author | Fontoura, Ana Catarina Quintino | |
| dc.date.accessioned | 2023-12-05T14:29:36Z | |
| dc.date.embargo | 2026-10-02 | |
| dc.date.issued | 2023-10-02 | |
| dc.description.abstract | Conventional plastics, known for their durability and versatility, have generated serious environmental problems. Their characteristic of not easily degrading results in the massive accumulation of plastic waste in oceans, soils, and landfills, causing environmental pollution. In addition, the production of conventional plastics from oil contributes significantly to carbon dioxide emissions, exacerbating climate change. To address these environmental problems, biodegradable plastics have emerged. They are designed to decompose more quickly in specific conditions, such as industrial composting or natural environments, which helps to reduce the accumulation of plastic waste. In addition, many biodegradable plastics are derived from renewable sources such as plants, decreasing dependence on non-renewable resources and reducing CO2 emissions during production. This work aimed to develop a chestnut starch-based film reinforced with fibers from the chestnut shell. The first step was to compare the efficiency of three extraction techniques: High Shear in Water method using deionized water (Sdw), High Shear in Water method using tap (Stw) and extraction using Na2S2O5 (Ssm). High Shear in Water method using deionized water (Sdw), showed a slightly better yield was with means of 26.67%. However, the chestnut starch extracted by the High Shear in Water method using tap water (Stw) showed greater similarities with the commercial potato starch (CS). To produce the films, an alkaline extraction was carried out on the chestnut shells to obtain fibers which were then bleached. Four different films were prepared by the solvent casting technique, using four types of starch: CS, Sdw, Stw and Ssm. The obtained films were characterized regarding some mechanical, optical, and functional properties. Its biodegradability and application to a system food were also evaluated. The film in which the migration of the phenolic content from the food (toast) to the film was higher was the FCS. Elongation percentage varied between 4.32 ± 0.14 % (FCS) and 9.64 ± 0.70 % (FSsm). Tensile Strength varied between 1.25 ± 0.19 (FStw) and 2.08 ± 0.01 (FSdw), while the elastic modulus varied between 13.90 ± 3.67 N/mm2 (FSsm) and 40.06 ±3.15 N/mm2 (FCS). The film prepared with Ssmwas the most biodegradable, with around 15 % of mass loss after a 5-weeks in contact with soil. Life cycle analysis was realized to help determine the more environmentally safe method of starch extraction. The results showed that the Stw was clearly the more sustainable extraction method. | pt_PT |
| dc.description.abstract | Os plásticos convencionais, conhecidos pela sua durabilidade e versatilidade, têm gerado sérios problemas ambientais. A sua característica de não se degradarem facilmente resulta na acumulação massiva de resíduos plásticos nos oceanos, solos e aterros, causando poluição ambiental. Além disso, a produção de plásticos convencionais a partir do petróleo contribui significativamente para as emissões de dióxido de carbono, agravando as alterações climáticas. Para enfrentar estes problemas ambientais, surgiram os plásticos biodegradáveis. Eles são concebidos para se decomporem mais rapidamente em condições específicas, como compostagem industrial ou ambientes naturais, o que ajuda a reduzir a acumulação de resíduos plásticos. Além disso, muitos plásticos biodegradáveis são derivados de fontes renováveis, como plantas, diminuindo a dependência de recursos não renováveis e reduzindo as emissões de CO2 durante a produção. Este trabalho teve como objetivo desenvolver um filme à base de amido de castanha reforçado com fibras da casca de castanha. O primeiro passo foi comparar a eficiência de três técnicas de extração: método High shear in water usando água desionizada (Sdw), método High shear in water usando água da torneira (Stw) e a extração utilizando Na2S2O5 (Ssm). O método High shear in water usando água desionizada (Sdw) mostrou um rendimento ligeiramente melhor, com uma média de 26,67%. No entanto, o amido de castanha extraído pelo método High shear in water usando água da torneira (Stw) apresentou maior semelhança com o amido de batata comercial (CS). Para produzir os filmes, foi realizada uma extração alcalina nas cascas de castanha para obter fibras que foram posteriormente branqueadas. Foram preparados quatro filmes diferentes pela técnica de fundição de solvente, utilizando quatro tipos de amido: CS, Sdw, Stw e Ssm. Os filmes obtidos foram caracterizados em relação a algumas propriedades mecânicas, óticas e funcionais. Foram também avaliadas a sua biodegradabilidade e a aplicação num sistema alimentar. O FCS foi o filme que apresentou a maior migração do teor fenólico do alimento (tostas) para o filme. A percentagem de elongação variou entre 4,32 ± 0,14% (FCS) e 9,64 ± 0,70% (FSsm). A resistência à tração variou entre 1,25 ± 0,19 (FStw) e 2,08 ± 0,01 (FSdw), enquanto o módulo elástico variou entre 13,90 ± 3,67 N/mm2 (FSsm) e 40,06 ± 3,15 N/mm2 (FCS). O filme preparado com Ssm foi o mais biodegradável, com cerca de 15% de perda de massa após um período de 5 semanas em contacto com o solo. Foi realizada uma análise de ciclo de vida para ajudar a determinar o método de extração de amido ambientalmente mais seguro. Os resultados mostraram que o Stw foi claramente o método de extração mais sustentável. | pt_PT |
| dc.identifier.tid | 203412940 | pt_PT |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.22/24076 | |
| dc.language.iso | eng | pt_PT |
| dc.subject | Chestnut starch | pt_PT |
| dc.subject | starch-based films | pt_PT |
| dc.subject | biodegradability | pt_PT |
| dc.subject | food system | pt_PT |
| dc.subject | Life cycle assessment | pt_PT |
| dc.title | Development of a biodegradable film based on chestnut starch | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| rcaap.rights | embargoedAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |
| thesis.degree.name | Engenharia Química | pt_PT |