Método simplifica produção e pode viabilizar uso industrial de material sustentável de alto valor
Imagem: Divulgação CNPEM
Uma nova pesquisa de iniciação científica do CNPEM (Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais) apresenta um avanço importante para a produção em larga escala de nanocelulose, um material sustentável com aplicações que vão da indústria de embalagens à biomedicina.
A pesquisa do então bolsista Fapesp no CNPEM, e estudante de Química da Unicamp, Pedro Alonso, foi publicada na revista Chemical Engineering Journal, e descreve um processo simplificado para obter nanofibrilas de celulose oxidadas (TOCNFs) diretamente do bagaço de cana-de-açúcar, um resíduo abundante da agroindústria brasileira.
“Algo que sempre me despertou muito interesse foi a interface entre pesquisa científica e aplicação industrial, pois há um grande desafio em adaptar uma tecnologia inovadora (como as nanofibras de celulose) de uma escala de laboratório para a escala industrial, onde ela se torna, de fato, uma solução real na vida das pessoas. Nesse sentido, trabalhar no CNPEM representou um grande diferencial por unir bem os dois mundos. Tivemos acesso tanto à técnicas de ponta, como análises químicas e microscopias avançadas, para estudar e melhorar o processo ainda em laboratório, quanto às instalações da Planta-Piloto, onde pudemos validá-lo em uma escala maior e mais próxima da realidade da indústria”, explica o estudante.
Ao demonstrar um processo mais simples, eficiente e escalável, o estudo abre caminho para transformar resíduos agrícolas em produtos de alto valor agregado, contribuindo para a bioeconomia e a transição para materiais sustentáveis.
“A infraestrutura disponível no CNPEM, especialmente a Planta Piloto para Desenvolvimento de Processos, foi essencial para o avanço dessa tecnologia, pois permitiu ir além da prova de conceito em laboratório e validar o processo em ambiente de relevância industrial. Além disso, a interação contínua entre os times de escalonamento de processos e de desenvolvimento científico foi fundamental para atingir um processo realmente inovador, com maior robustez operacional, etapas simplificadas e claro potencial de aplicação industrial.” disse o líder do grupo de escalonamento de bioprocessos do CNPEM Carlos Filho.
“Trata-se de um nanomaterial com propriedades mecânicas muito interessantes, leve e com baixa toxicidade, o que permite aplicações em diferentes áreas, como construção civil e indústria alimentícia. Uma das vantagens é substituir polímeros derivados de petróleo. Ainda há limitações regulatórias no Brasil, mas o material já vem sendo estudado e aplicado em outros países”, disse a pesquisadora do CNPEM Juliana da Silva Bernardes, que foi orientadora do estudo.
Diferentemente dos métodos tradicionais, que exigem múltiplas etapas químicas e alto consumo de energia, a nova abordagem realiza a oxidação diretamente na biomassa, reduz a necessidade de tratamentos mecânicos intensivos e simplifica o processo produtivo.
“O diferencial do trabalho foi simplificar o processo produtivo. Em vez de múltiplas etapas, conseguimos realizar a produção em uma única etapa, reduzindo o consumo energético e facilitando o escalonamento. Também conseguimos ampliar a escala em até 500 vezes, saindo de laboratório para produção em escala piloto, utilizando um processo mais simples, sem necessidade de alta pressão e temperatura”, completa a pesquisadora.
O processo também apresentou alto rendimento de celulose (cerca de 91%), nanofibrilas com dimensões nanométricas e alta estabilidade coloidal, e propriedades adequadas para aplicações industriais.
Do resíduo ao material avançado
A nanocelulose é considerada um dos materiais mais promissores da atualidade por ser renovável, biodegradável e altamente versátil. Ela pode ser aplicada em embalagens sustentáveis, compósitos leves e resistentes, dispositivos eletrônicos, sistemas de liberação de fármacos e remediação ambiental.
No entanto, sua adoção em larga escala ainda é limitada pela dificuldade de produção industrial, desafio que a nova pesquisa busca superar.
Sobre o CNPEM
O Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) abriga um ambiente científico de fronteira, multiusuário e multidisciplinar, com ações em diferentes frentes do Sistema Nacional de CT&I. Organização Social supervisionada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI), com interveniência do Ministério da Educação e do Ministério da Saúde, o CNPEM é impulsionado por pesquisas que impactam as áreas de saúde, energia, materiais renováveis e sustentabilidade. Responsável pelo Sirius, maior equipamento científico já construído no País. O CNPEM hoje desenvolve o projeto Orion, complexo laboratorial para pesquisas avançadas em patógenos. Equipes altamente especializadas em ciência e engenharia, infraestruturas sofisticadas abertas à comunidade científica, linhas estratégicas de investigação, projetos inovadores com o setor produtivo e formação de pesquisadores e estudantes compõem os pilares da atuação deste centro único no País, capaz de atuar como ponte entre conhecimento e inovação. As atividades de pesquisa e desenvolvimento do CNPEM são realizadas por seus Laboratórios Nacionais de: Luz Síncrotron (LNLS), Biociências (LNBio), Nanotecnologia (LNNano) e Biorrenováveis (LNBR), além de sua unidade de Tecnologia (DAT) e da Ilum Escola de Ciência, curso de bacharelado em Ciência e Tecnologia.
