Tecnologia usa nanocelulose e ácido graxo natural para substituir emulsificantes sintéticos
Pesquisadoras do CNPEM (Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais), em Campinas (SP), desenvolveram uma nova forma de produzir emulsões múltiplas, que podem ser utilizadas nas indústrias de cosméticos e farmacêuticas; com apenas componentes naturais e renováveis.
As emulsões múltiplas têm grande interesse industrial porque permitem encapsular e liberar compostos polares e apolares, protegendo ingredientes sensíveis ao meio. Com a nova abordagem, é possível desenvolver sistemas de liberação controlada de ativos, melhorando a eficiência dos produtos.
O estudo apresenta um método inovador capaz de formar emulsões do tipo água-óleo-água (W/O/W) em uma única etapa, superando um dos principais desafios dessa tecnologia, a instabilidade das interfaces e a necessidade de processos complexos e aditivos sintéticos.
Normalmente, para dispersar líquidos imiscíveis, como água e óleo, utilizam-se surfactantes (como detergentes), que permitem a formação de gotas de um líquido dispersas no outro.
“Neste estudo, investigamos a substituição desses surfactantes por partículas, especificamente nanocelulose, o que traz vantagens ambientais e reduz o uso de compostos derivados de petróleo. Desenvolvemos um sistema mais complexo, no qual há estruturas chamadas de emulsões múltiplas. Um dos principais avanços foi conseguir produzir essas emulsões em uma única etapa, enquanto os métodos convencionais exigem múltiplas fases de preparo. Além disso, utilizamos apenas componentes de origem vegetal, sem aditivos sintéticos”, disse a pesquisadora do CNPEM, e orientadora da pesquisa, Juliana da Silva Bernardes.
Segundo Maria Clara dos Santos Oliveira, doutoranda na Unicamp e primeira autora da pesquisa, “as emulsões múltiplas que desenvolvemos são sistemas complexos em que gotas de água ficam encapsuladas em gotas de óleo, que, por sua vez, estão dispersas em água. A principal motivação da pesquisa foi desenvolver um sistema mais sustentável, já que essas emulsões normalmente dependem de estabilizantes sintéticos. Um dos principais desafios foi justamente garantir a estabilidade dessas estruturas complexas ao longo do tempo, utilizando apenas componentes renováveis. Realizar essa pesquisa no CNPEM foi essencial, principalmente pela infraestrutura avançada de caracterização e pelo ambiente multidisciplinar, que permitiram compreender melhor os mecanismos de estabilização ao integrar abordagens experimentais e computacionais.”
A solução encontrada pela equipe combina nanofibrilas de celulose (CNFs), partículas derivadas de biomassa, com ácido oleico, um composto naturalmente presente em óleos vegetais. Juntos, eles atuam como estabilizantes naturais, eliminando a necessidade de surfactantes sintéticos, frequentemente associados a impactos ambientais e potenciais riscos à saúde.
Os resultados mostram que as emulsões permaneceram estáveis por mais de 60 dias, com o ácido oleico reduzindo significativamente a tensão interfacial (entre os dois líquidos que não se misturam) e favorecendo a formação do sistema. Além disso, a combinação com nanocelulose permite controlar propriedades como tamanho das gotas e estabilidade.
A pesquisa contou com a colaboração do pesquisador e professor da Ilum, Escola de Ciência do CNPEM, James Moraes de Almeida, com o uso de simulações de dinâmica molecular, que permitiram a análise rápida de múltiplas combinações químicas na direção do resultado de interesse da pesquisa.
“Com as simulações computacionais desenvolvidas neste trabalho, foi possível quantificar a interação do ácido oleico na interface, considerando sua protonação (adição de um próton a uma molécula, alterando sua carga e reatividade química), onde demonstramos que para menores protonações a tensão interfacial é menor”, explica o professor.
Ao substituir emulsificantes sintéticos por materiais biodegradáveis e de origem renovável, a tecnologia contribui para reduzir impactos ambientais e ampliar a segurança de produtos, alinhando-se às demandas por soluções mais verdes na indústria.
O trabalho contou com a colaboração do CNPEM, do Centro de Pesquisa em Engenharia Molecular para Materiais Avançados (CEPID-CEMol), da Ilum Escola de Ciência, da Universidade Estadual de Campinas e da Universidade Federal do ABC. A pesquisa foi financiada pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo.
Sobre o CNPEM (https://cnpem.br/)
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.
