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Obtenção e aplicações de nanoestruturas provenientes de biomassa vegetal

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)

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Publicações científicas (12)
(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)
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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, . (18/23769-1)

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