Biocompósitos de resíduos agroalimentares com odor para o desenvolvimento de novos produtos

Abstract

Na atualidade, verifica-se a produção de diversos resíduos agroalimentares provenientes de diversas indústrias. No contexto da economia circular, o reaproveitamento destes resíduos é indispensável, permitindo reduzir o consumo de outras matérias-primas e, simultaneamente, a sua valorização. Uma das alternativas mais viáveis de possibilitar a valorização dos resíduos agroalimentares e transformá-los em matéria-prima, consiste no desenvolvimento de materiais compósitos, resultantes da adição dos resíduos em questão em materiais poliméricos, nomeadamente biopolímeros. Visto que alguns dos resíduos agroalimentares apresentam um odor associado, e sendo o olfato um dos 5 sentidos menos estimulado, surge a oportunidade de desenvolver novos materiais que procuram potenciar o odor dos resíduos incorporados, com o intuito do reconhecimento da sua incorporação por parte dos consumidores. Na presente dissertação é descrito o processo de desenvolvimento e projeção de duas embalagens distintas, produzidas nos materiais compósitos anteriormente referidos. No processo de desenvolvimento dos materiais compósitos, foi utilizado o biopolímero F38 da Nurel, em combinação com diversas percentagens de resíduos agroalimentares - cascas de laranja e borra de café – e de óleos essenciais – para intensificar a libertação de odor. A fim de se determinar as percentagens de carga e de óleo essencial a utilizar nas misturas, foram efetuados diversos testes - análises térmicas, análises reológicas, análises mecânicas e teste de libertação e permanência de odor - que permitiram concluir que as formulações finais deveriam ter na sua composição 80% de biopolímero e 16% de carga e 4% de óleo essencial. Na segunda etapa do trabalho foram projetadas duas embalagens para produtos relacionados com indústrias associadas à produção de café e laranja. Do processo iterativo, relacionando os produtos a embalar, método produtivo das embalagens e a produção expectável, resultou um protótipo virtual para cápsulas de café da Nespresso e para compotas em bisnaga da Meia.Dúzia. Na terceira e última etapa do trabalho, foram construídos protótipos reais das embalagens, tendo sido o protótipo de café produzido através da tecnologia de fabrico por filamento fundido (FFF), usando filamento comercias com borras de café e PLA, e o protótipo de laranja produzido através da termoformação de folhas dos materiais compósitos desenvolvidos.

Currently, several agrifood wastes are produced from different industries. In the context of the circular economy, the reuse of this waste is indispensable, making it possible to reduce the consumption of other raw materials and, at the same time, their valorization. One of the most viable alternatives to enable the valorization of agrifood waste and transform it into raw material is the development of composite materials, resulting from the addition of the mentioned waste to polymeric materials, especially biopolymers. Given the fact that agri-food waste has an associated odor, and the sense of smell is one of the five least stimulated senses, there is an opportunity to develop new materials that seek to enhance the odor of the incorporated waste, with the aim of consumers recognizing its incorporation. The present dissertation describes the process of developing and designing two different packages made from the composite materials above mentioned. In the process of developing the composite materials, Nurel's F38 biopolymer was used in combination with different percentages of agri-food waste - orange peels and coffee grounds - and essential oils - to intensify the release of odor. In order to determine the percentages of filler and essential oil to be used in the mixtures, various tests were carried out - thermal analyses, rheological analyses, mechanical analyses and odor release and retention tests - which led to the conclusion that the final formulations should have 80% biopolymer and 16% filler and 4% essential oil. In the second work phase, two packages were designed for products related to industries associated with coffee and orange production. The iterative process, relating the products to be packaged, the packaging production method and the expected production, resulted in a virtual prototype for Nespresso coffee capsules and for Meia.Dúzia tube jams. In the third and final work phase, real packaging prototypes were built. The coffee prototype was produced using fused filament fabrication (FFF) technology, using commercial filament with coffee grounds and PLA, and the orange prototype was produced by thermoforming sheets of the composite materials developed.