Valorização da flora das Terras de Sicó: extração de bioativos e aplicação como reforço em compósitos biodegradáveis

Abstract

A consciencialização atual para os problemas ambientais e para a pressão crescente sobre o planeta tem despertado esforços no sentido do aproveitamento sustentado dos recursos naturais e, acima de tudo, do reprocessamento de resíduos dos mesmos. A par do estímulo da economia circular e desta consciência ecológica, o trabalho que originou esta dissertação tinha como propósito original a valorização de produtos endógenos das Terras de Sicó, numa abordagem que combinava a sua caracterização e a exploração das potencialidades dos seus extratos para cosmética e dos seus resíduos na formação de compósitos. A primeira parte envolveu a seleção de um conjunto de plantas características da região mencionada, com a escolha a recair sobre louro, alecrim, erva de S. Roberto, oliveira, Acacia dealbata e Acacia longifolia. As acácias, em particular, são características desta região, mas são consideradas espécies invasoras, ou seja, possuem uma alta reprodução no meio ambiente onde se encontram, sufocando todas as espécies circundantes. Esta característica torna estas plantas uma ameaça para o meio ambiente.Posteriormente foram extraídos vários fitoquímicos das folhas destas plantas, recorrendo a diversos métodos de extração e a seis solventes distintos (etanol, metanol, acetato de etilo, diclorometano, hexano e água). Após uma análise qualitativa genérica das classes de compostos extraídos, os métodos mais eficientes foram selecionados para caracterização através da técnica de cromatografia gasosa acoplada à espetrometria de massa. Foram identificados compostos com potencialidades para aplicação na indústria cosmética e outras, tais como o fitol e o lupeol.Na segunda parte deste projeto, foi explorado o potencial de usar os ramos de algumas das árvores selecionadas como material de reforço de compósitos poliméricos. Para isso, optou-se pela utilização dos ramos das espécies invasoras (acácias) e da oliveira. Como matrizes poliméricas foram escolhidos um polímero termoplástico de origem natural e biodegradável, o poli(butileno succinato) e vários polímeros de origem natural, como derivados de celulose, quitosano e gelatina. Enquanto o primeiro foi usado para produzir compósitos termoplásticos biodegradáveis, usando uma misturadora, onde foi possível adicionar o material de reforço após fundir o polímero, os restantes polímeros foram usados para produzir compósitos em filme, usando a técnica de dissolução do polímero e evaporação do solvente. A incorporação destas fibras foi mais eficiente usando o polímero termoplástico e a misturadora, sendo possível incorporar várias percentagens de fibras. Após a caracterização físico-química e mecânica, foi possível concluir que estres compósitos apresentam propriedades adequadas para substituir plásticos de origem petroquímica, sendo uma alternativa mais sustentável e com grande impacto ambiental.

The current awareness of environmental issues and the increasing pressure on the planet have spurred efforts towards the sustainable utilization of natural resources and, above all, the reprocessing of their waste. Alongside the promotion of the circular economy and this ecological consciousness, the work that led to this dissertation originally aimed to valorize endogenous products from the Lands of Sicó, in an approach that combined their characterization and the exploration of the potential of their extracts for cosmetics and their residues in the formation of composites. The first part involved the selection of a set of plants characteristic of the mentioned region, with the choice falling on laurel, rosemary, St. Robert's wort, olive tree, Acacia dealbata, and Acacia longifolia. Acacias, in particular, are characteristic of this region but are considered invasive species, meaning they have a high reproduction rate in the environment where they are found, suffocating all surrounding species. This characteristic makes these plants a threat to the environment. Subsequently, various phytochemicals were extracted from the leaves of these plants, using various extraction methods and six different solvents (ethanol, methanol, ethyl acetate, dichloromethane, hexane, and water). After a generic qualitative analysis of the extracted compound classes, the most efficient methods were selected for characterization using gas chromatography coupled with mass spectrometry. Compounds with potential applications in the cosmetic industry and others were identified, such as phytol and lupeol. In the second part of this project, the potential of using branches from some of the selected trees as reinforcement material for polymeric composites was explored. For this purpose, the branches of invasive species (acacias) and olive trees were chosen. As polymeric matrices, a natural and biodegradable thermoplastic polymer, poly(butylene succinate), and various natural polymers such as cellulose derivatives, chitosan, and gelatin were selected. While the first one was used to produce biodegradable thermoplastic composites using a mixer, where it was possible to add the reinforcement material after melting the polymer, the remaining polymers were used to produce film composites using the polymer dissolution and solvent evaporation technique. The incorporation of these fibers was more efficient using the thermoplastic polymer and the mixer, making it possible to incorporate various percentages of fibers. After physical-chemical and mechanical characterization, it was possible to conclude that these composites have suitable properties to replace petrochemical-based plastics, being a more sustainable alternative with a significant environmental impact.