Obtenção e aplicações de nanoestruturas provenientes de biomassa vegetal

• Processo: 18/23769-1
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Vigência: 01 de março de 2019 - 28 de fevereiro de 2022
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Camila Alves de Rezende
• Beneficiário: Camila Alves de Rezende
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Julian Martínez
• Assunto(s): Materiais nanoestruturados Lignina Nanocompósitos Celulose Nanocristais de celulose Nanofibrilas de celulose Biomassa vegetal
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biomassa vegetal | celulose | Lignina | nanocompósito | Nanocristais de celulose | Nanofibrilas de celulose | Nanomateriais

Resumo

A biomassa lignocelulósica representa uma fonte abundante de nanoestruturas, energia e componentes de alto valor agregado, que podem suprir muitas das demandas da sociedade atual de uma forma mais sustentável e menos poluente em comparação às tecnologias existentes. Carboidratos extraídos da parede celular vegetal podem ser utilizados na produção de biocombustíveis. Além disso, estes carboidratos encontram-se altamente organizados na parede celular, formando fibras (FC), nanocristais (NCC) e nanofibrilas de celulose (NFC). Outro componente importante nestes substratos é a lignina, que possui propriedades antioxidantes, antimicrobianas e de proteção UV, além de ter uma estrutura molecular composta por anéis fenólicos, que podem atuar como precursores para a síntese de outras moléculas. Finalmente, moléculas orgânicas de alto valor agregado podem ser extraídas desses substratos naturais e direcionadas para várias aplicações.Este projeto tem como objetivo estudar o fracionamento de alguns tipos de biomassas vegetais, como capim elefante, bagaço de cana-de-açúcar e polpa de eucalipto, visando à extração de fibras, nanofibrilas e nanocristais de celulose, além de lignina e de extrativos que possam ser utilizados na preparação de materiais com propriedades aperfeiçoadas. A metodologia baseia-se em tratamentos iniciais com ácido (H2SO4) e/ou base (NaOH) diluídos para separar hemicellulose e lignina e também na retirada de extrativos com solventes e CO2 supercrítico. Os NCCs serão isolados dos substratos pré-tratados por hidrólise ácida e as NFCs por processos de oxidação e tratamentos mecânicos, enquanto nanopartículas de lignina (NL) serão preparadas por ultrasonicação, cisalhamento ou por precipitação induzida por troca de solvente. As estruturas celulósicas serão empregadas na preparação de materiais leves e de filmes para recobrimento de suportes celulósicos diversos. No caso dos materiais leves, as propriedades da celulose (baixa toxicidade, biodegradabilidade, origem renovável e superfície quimicamente modificável) serão exploradas, enquanto nos filmes, elas serão associadas às da lignina (absorção de radiação UV, ação antioxidante e bactericida). A capacidade antioxidante e fotoabsorvedora das NL também será investigada adicionando essas nanopartículas a filtros solares e avaliando as propriedades finais do produto. (AU)

Publicações científicas

(20)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

FERREIRA, ELISA S.; REZENDE, CAMILA A.; CRANSTON, EMILY D.. undamentals of cellulose lightweight materials: bio-based assemblies with tailored propertie. GREEN CHEMISTRY, v. 23, n. 10, MAR 2021. (18/23769-1)

CAMARGOS, CAMILLA H. M.; SILVA, RODRIGO A. P.; CSORDAS, YARA; SILVA, LUCIMARA L.; REZENDE, CAMILA A.. Experimentally designed corn biomass fractionation to obtain lignin nanoparticles and fermentable sugars. INDUSTRIAL CROPS AND PRODUCTS, v. 140, NOV 15 2019. (16/13602-7, 18/23769-1, 14/06011-7)

GOMES, GUSTAVO R.; SCOPEL, EUPIDIO; ROCHA, NICOLA L.; BREITKREITZ, MARCIA C.; CORMANICH, RODRIGO A.; REZENDE, CAMILA A.; PASTRE, JULIO C.. Direct Ethyl Levulinate Production from Raw Lignocellulosic Biomass Mediated by a Novel Taurine-Based Imidazolium Ionic Liquid. ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING, v. N/A, p. 13-pg., 2022-11-21. (18/23769-1, 18/09861-2, 14/26378-2, 18/03910-1, 21/06661-5, 19/19360-3, 14/25770-6, 20/11578-7)

SCOPEL, EUPIDIO; REZENDE, CAMILA A.. Biorefinery on-demand: Modulating pretreatments to recover lignin, hemicellulose, and extractives as co-products during ethanol production. INDUSTRIAL CROPS AND PRODUCTS, v. 163, MAY 2021. (16/13602-7, 18/23769-1)

ZAMBUZI, GIOVANA C.; CAMARGOS, CAMILLA H. M.; FERREIRA, MAIRA P.; REZENDE, CAMILA A.; DE FREITAS, OSVALDO; FRANCISCO, KELLY R.. Modulating the controlled release of hydroxychloroquine mobilized on pectin films through film-forming pH and incorporation of nanocellulose. CARBOHYDRATE POLYMER TECHNOLOGIES AND APPLICATIONS, v. 2, p. 11-pg., 2021-12-25. (18/23769-1, 18/12146-3, 17/20006-4)

MOTA, THATIANE R.; OLIVEIRA, DYONI M.; SIMISTER, RACHAEL; WHITEHEAD, CARAGH; LANOT, ALEXANDRA; DOS SANTOS, WANDERLEY D.; REZENDE, CAMILA A.; MCQUEEN-MASON, SIMON J.; GOMEZ, LEONARDO D.. Design of experiments driven optimization of alkaline pretreatment and saccharification for sugarcane bagasse. Bioresource Technology, v. 321, FEB 2021. (18/23769-1)

MOREIRA, BRUNA R.; BREITKREITZ, MARCIA C.; SIMISTER, RACHAEL; MCQUEEN-MASON, SIMON J.; GOMEZ, LEONARDO D.; REZENDE, CAMILA A.. Improved hydrolysis yields and silica recovery by design of experiments applied to acid-alkali pretreatment in rice husks. INDUSTRIAL CROPS AND PRODUCTS, v. 170, OCT 15 2021. (18/23769-1, 16/13602-7)

DIAS, ARTHUR LUIZ BAIAO; HATAMI, TAHMASB; VIGANO, JULIANE; DE ARAUJO, ERICK JARLES SANTOS; MEI, LUCIA HELENA INNOCENTINI; REZENDE, CAMILA ALVES; MARTINEZ, JULIAN. Role of supercritical CO2 impregnation variables on ?-carotene loading into corn starch aerogel particles. JOURNAL OF CO2 UTILIZATION, v. 63, p. 11-pg., 2022-07-08. (20/15774-5, 18/23769-1, 18/18722-6)

JACKSON, JENNIFER C.; CAMARGOS, CAMILLA H. M.; NORONHA, VICTOR T.; PAULA, AMAURI J.; REZENDE, CAMILA A.; FARIA, ANDREIA F.. Sustainable Cellulose Nanocrystals for Improved Antimicrobial Properties of Thin Film Composite Membranes. ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING, v. 9, n. 19, p. 6534-6540, MAY 17 2021. (18/23769-1)

NORONHA, VICTOR T.; JACKSON, JENNIFER C.; CAMARGOS, CAMILLA H. M.; PAULA, AMAURI J.; REZENDE, CAMILA A.; FARIA, ANDREIA F.. "Attacking-Attacking" Anti-biofouling Strategy Enabled by Cellulose Nanocrystals-Silver Materials. ACS APPLIED BIO MATERIALS, v. 5, n. 3, p. 13-pg., 2022-03-21. (18/23769-1)

NORONHA, VICTOR T.; CAMARGOS, CAMILLA H. M.; JACKSON, JENNIFER C.; SOUZA FILHO, ANTONIO G.; PAULA, AMAURI J.; REZENDE, CAMILA A.; FARIA, ANDREIA F.. Physical Membrane-Stress-Mediated Antimicrobial Properties of Cellulose Nanocrystals. ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING, v. 9, n. 8, p. 3203-3212, MAR 1 2021. (18/23769-1)

GOMES, GUSTAVO R.; SCOPEL, EUPIDIO; BREITKREITZ, MARCIA C.; REZENDE, CAMILA A.; PASTRE, JULIO C.. Valorization of sugarcane bagasse C5-fraction by furfural production mediated by renewable glycine-based ionic liquid. INDUSTRIAL CROPS AND PRODUCTS, v. 191, p. 11-pg., 2023-01-01. (18/09861-2, 18/23769-1, 14/26378-2, 21/06661-5, 20/11578-7, 19/19360-3, 14/25770-6)

CAMARGOS, CAMILLA H. M.; POGGI, GIOVANNA; CHELAZZI, DAVID; BAGLIONI, PIERO; REZENDE, CAMILA A.. Protective Coatings Based on Cellulose Nanofibrils, Cellulose Nanocrystals, and Lignin Nanoparticles for the Conservation of Cellulosic Artifacts. ACS APPLIED NANO MATERIALS, v. 5, n. 9, p. 15-pg., 2022-08-29. (18/23769-1)

FERREIRA, ELISA S.; CRANSTON, EMILY D.; REZENDE, CAMILA A.. Naturally Hydrophobic Foams from Lignocellulosic Fibers Prepared by Oven-Drying. ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING, v. 8, n. 22, p. 8267-8278, JUN 8 2020. (16/13602-7, 18/23769-1)

NASCIMENTO, SANDRA A.; SCOPEL, EUPIDIO; REZENDE, CAMILA A.. Salt crystallization pressure as a new method to obtain micro and nanocellulose. Cellulose, v. 28, n. 7, p. 4069-4087, MAY 2021. (18/23769-1)

SCOPEL, EUPIDIO; DOS SANTOS, LUANA CRISTINA; BOFINGER, MATHEUS RODRIGUES; MARTINEZ, JULIAN; REZENDE, CAMILA ALVES. Green extractions to obtain value-added elephant grass co-products in an ethanol biorefinery. JOURNAL OF CLEANER PRODUCTION, v. 274, NOV 20 2020. (16/13602-7, 17/23670-2, 17/11245-5, 18/23769-1)

CAMARGOS, CAMILLA H. M.; POGGI, GIOVANNA; CHELAZZI, DAVID; BAGLIONI, PIERO; REZENDE, CAMILA A.. Strategies to mitigate the synergistic effects of moist-heat aging on TEMPO-oxidized nanocellulose. Polymer Degradation and Stability, v. 200, p. 14-pg., 2022-06-01. (18/23769-1)

CAMARGOS, CAMILLA H. M.; REZENDE, CAMILA A.. Antisolvent versus ultrasonication: Bottom-up and top-down approaches to produce lignin nanoparticles (LNPs) with tailored properties. International Journal of Biological Macromolecules, v. 193, n. A, p. 647-660, DEC 15 2021. (18/23769-1)

CAMARGOS, CAMILLA H. M.; REZENDE, CAMILA A.. Structure-Property Relationships of Cellulose Nanocrystals and Nanofibrils: Implications for the Design and Performance of Nanocomposites and All-Nanocellulose Systems. ACS APPLIED NANO MATERIALS, v. 4, n. 10, p. 10505-10518, OCT 22 2021. (18/23769-1)

FERREIRA, ELISA S.; REZENDE, CAMILA A.; CRANSTON, EMILY D.. Fundamentals of cellulose lightweight materials: bio-based assemblies with tailored properties. GREEN CHEMISTRY, v. 23, n. 10, p. 27-pg., 2021-03-15. (18/23769-1)

Patente(s) depositada(s) como resultado deste projeto de pesquisa