1. Utilization of Torrefied Coffee Grounds as Reinforcing Agent To Produce High-Quality Biodegradable PBAT Composites for Food Packaging Applications
- Author
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Chamseddine Guizani, Alain Dufresne, Hesham Moustafa, Vincent Martin, Mejdi Jeguirim, Capucine Dupont, Laboratoire Génie des procédés papetiers (LGP2), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA), CEA- Saclay (CEA), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Electrochimie Interfaciale et Procédés (EIP), Laboratoire d'Electrochimie et de Physico-chimie des Matériaux et des Interfaces (LEPMI), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA), Institut de Science des Matériaux de Mulhouse (IS2M), Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA), ANR-11-CARN-030-01 - Matériaux bio-sourcés fonctionnels - PolyNat Carnot Institute, ANR-11-LABX-0030,TEC XXI,Ingénierie de la Complexité : la mécanique et ses interfaces au service des enjeux sociétaux du 21iè(2011), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Laboratoire Génie des procédés papetiers (LGP2 ), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Electrochimie Interfaciale et Procédés (EIP ), Laboratoire d'Electrochimie et de Physico-chimie des Matériaux et des Interfaces (LEPMI ), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, and Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
Materials science ,Scanning electron microscope ,General Chemical Engineering ,Melting temperature ,Hydrophobicity ,Mechanical properties ,02 engineering and technology ,Torrefaction coffee grounds ,010402 general chemistry ,01 natural sciences ,[SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials ,Contact angle ,Crystallinity ,Coffee grounds ,Differential scanning calorimetry ,[CHIM]Chemical Sciences ,Environmental Chemistry ,PBAT ,[SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering ,Composite material ,TGA ,Renewable Energy, Sustainability and the Environment ,Thermo-mechanical properties ,General Chemistry ,021001 nanoscience & nanotechnology ,Torrefaction ,0104 chemical sciences ,Food packaging ,0210 nano-technology - Abstract
International audience; The present study has revealed that torrefied coffee grounds (CG) derived from agriculture commodities can be used as bioreinforcing agent for biodegradable poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) without requiring a compatibilizer. The optimum torrefaction operation was achieved in order to increase the hydrophobicity of CG. The raw CG was also used as a reference to assess the effect of the torrefaction operation. The structure and morphology of the composites were examined by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM), respectively. The effect of the addition of raw or torrefied CG on the melting temperature and crystallinity of PBAT biocomposites was analyzed by differential scanning calorimetry (DSC). A significant enhancement in the thermo-mechanical properties for PBAT/torrefied CG composites was observed compared to PBAT/CG composites. Moreover, the hydrophobicity of PBAT composites which was determined by water contact angle was improved when torrefied biomass was added. The thermal stability of the investigated samples was analyzed by thermogravimetric analysis (TGA) and a kinetic model was proposed to describe the thermal degradation of raw CG, torrefied CG, PBAT, and their filled composites. The obtained results for these solvent-free prepared biocomposites show that they can be potential candidates for food packaging applications.
- Published
- 2017
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