Funcionalização sustentável de substratos lignocelulósicos

Abstract

A indústria têxtil e do vestuário, reconhecida como considerável fonte de impacto ambiental enfrenta desafios ambientais como o alto consumo de água e a poluição química. Torna-se assim fundamental a transição da indústria têxtil para práticas mais éticas e sustentáveis, destacando-se o aproveitamento de subprodutos agroindustriais para o desenvolvimento de substratos têxteis multifuncionais e ecológicos. A presente investigação foca-se na exploração de compostos bioativos provenientes de subprodutos como folhas de urtiga, caules de cânhamo, folhas de bananeira e bagaço de azeitona para conferir propriedades antibacterianas em substratos lignocelulósicos, cânhamo, linho e algodão. Paralelamente, a aplicação de fosfato tricálcico e minerais como mordenite e halloysite foi também estudada em substratos lignocelulósicos, cânhamo, linho e algodão, para promover a retardância à chama. O estudo envolveu a recolha e processamento de subprodutos naturais, seguidos de extração de compostos bioativos utilizando solventes ecológicos, como misturas hidroetanólicas. Posteriormente, os extratos foram aplicados em substratos lignocelulósicos através da técnica de impregnação, otimizando as condições experimentais para maximizar a funcionalização. Os substratos foram caracterizados quanto a propriedades antioxidantes e antibacterianas, utilizando métodos como espectrofotometria para os métodos Folin-Ciocalteu e DPPH, análise colorimétrica e ensaios antibacterianos. De forma análoga aos extratos, os minerais foram aplicados em substratos lignocelulósicos através da técnica de impregnação e seguidamente submetidos a testes de flamabilidade. Os resultados demonstraram que os substratos funcionalizados apresentaram melhorias significativas nas propriedades pretendidas, como atividade antibacteriana eficaz contra Staphylococcus aureus bem como atividade antioxidante e retardância à chama. Os extratos hidroetanólicos de bagaço de azeitona e folhas de bananeira obtiveram a maior concentração de compostos fenólicos e atividade antioxidante. No que diz respeito ao substrato têxtil e optando pelas alternativas à utilização do algodão, o linho destacou-se com melhores resultados após funcionalização e após lavagem. A utilização da mordenite permitiu conferir retardância à chama nomeadamente nos tecidos de algodão e linho sem prétratamento. Este trabalho demonstra e reforça o potencial dos métodos sustentáveis na funcionalização têxtil, alinhando-se com objetivos globais de sustentabilidade e economia circular, promovendo práticas inovadoras na indústria têxtil.

The textile and clothing industry, recognized as a considerable source of environmental impact, faces environmental challenges such as high water consumption and chemical pollution. The transition of the textile industry towards more ethical and sustainable practices is therefore essential, with the utilization of agro-industrial by-products being of particular importance for the development of multifunctional and environmentally friendly textile substrates. This research focuses on the exploitation of bioactive compounds from by-products such as nettle leaves, hemp stalks, banana leaves and olive pomace to confer antibacterial properties on lignocellulosic substrates, hemp, linen and cotton. In parallel, the application of tricalcium phosphate and minerals such as mordenite and halloysite was also studied on lignocellulosic substrates, hemp, flax and cotton, to promote flame retardancy. The study involved the collection and processing of natural by-products, followed by the extraction of bioactive compounds using environmentally friendly solvents such as hydroethanolic mixtures. Subsequently, the extracts were applied to lignocellulosic substrates using the impregnation technique, optimizing the experimental conditions to maximize functionalization. The substrates were characterized for their antioxidant and antibacterial properties using spectrophotometry for the Folin-Ciocalteu and DPPH methods, colorimetric analysis and antibacterial tests. Similarly to the extracts, the minerals were applied to lignocellulosic substrates using the impregnation technique and then subjected to flammability tests. The results showed that the functionalized substrates presented significant improvements in the desired properties, such as antioxidant and antibacterial activity effective against Staphylococcus aureus, as well as flame retardancy. Hydroethanolic extracts of olive pomace and banana leaves obtained the highest phenolic compound concentration and antioxidant activity. Regarding the textile substrate and opting for cotton alternatives, flax stood out with better results after functionalization and washing. The use of mordenite allowed to confer flame retardancy, namely in cotton and flax fabrics without pre-treatment. This work demonstrates and reinforces the potential of sustainable methods in textile functionalization, aligning with global goals of sustainability and circular economy, promoting innovative practices in the textile industry.