Produção sustentável de monômeros, polímeros e compósitos a partir de ferramentas da química click e de matérias-primas de fonte renovável

• Processo: 22/12451-6
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2023
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2025
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Orgânica
• Pesquisador responsável: Talita Martins Lacerda
• Beneficiário: Talita Martins Lacerda
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Rafael Lopes Quirino
• Bolsa(s) vinculada(s): 23/02358-1 - Treinamento técnico para apoio a atividades experimentais relacionadas à síntese de monômeros e polímeros., BP.TT
• Assunto(s): Polimerização Reação de Diels-Alder Ácidos graxos Recursos renováveis Produção sustentável Monômeros Polímeros (química orgânica) Química click
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Ácido itacônico | Metil éster de ácido graxo | Polímeros e compósitos de fonte renovável | reação de Diels-Alder | Reação de tiol-Michael | Síntese de polímeros derivados de fontes renováveis

Resumo

Os polímeros sintéticos revolucionaram a sociedade no último século, e a vida moderna sem a utilização desta classe de materiais é impensável em muitos aspectos. No entanto, seu uso e descarte indiscriminados têm ameaçado ecossistemas, a biodiversidade e, consequentemente, os próprios seres humanos. A origem majoritariamente não-renovável dos materiais poliméricos implica na emissão de gases de efeito estufa, que deve ser drasticamente reduzida para garantir a manutenção da temperatura média do planeta. Nesse contexto, esforços têm sido direcionados ao desenvolvimento de materiais alternativos, principalmente de origem vegetal, priorizando-se aqueles que podem ser obtidos via processos químicos que se alinham aos conceitos da química verde e sustentável. Tais princípios buscam, em linhas gerais, evitar a produção de resíduos, desenhar metodologias sintéticas que possam maximizar a incorporação de todos os materiais de partida aos produtos e considerar, sempre que possível, o uso de fontes renováveis de matéria-prima. A química "click" fornece diretrizes e técnicas indispensáveis para a produção de novos materiais que tenham impactos ambientais reduzidos em relação às suas contrapartes convencionais. No presente projeto, pretende-se sintetizar o alfa-eleoestearato de metila via reação de transesterificação do óleo de tungue, e usá-lo como plataforma para a síntese de monômeros e polímeros a partir de derivados de ácido itacônico, também de origem renovável. O projeto divide-se em três frentes de trabalho, sendo: (i) a síntese e a caracterização de monômeros a partir de duas reações do tipo "click", i.e., a reação de Diels-Alder e a reação de tiol-Michael; (ii) a síntese e a caracterização de polímeros reticulados via mecanismos de crescimento em etapas e de crescimento em cadeia, considerando-se que exibirão maior polaridade em relação aos homopolímeros sintetizados unicamente a partir de óleos vegetais; e (iii) o emprego dos polímeros reticulados como fase contínua para a produção de compósitos com variadas fases dispersas, tais como fibras lignocelulósicas, biomassa de algas com alto teor de sílica, e areias de diferentes granulometrias, em estratégia que dispensa a utilização de agentes de compatibilização para que propriedades térmicas e mecânicas superiores sejam alcançadas, e que condiz, portanto, com os preceitos da química verde. O projeto será executado em colaboração com o Prof. Dr. Rafael L. Quirino (Georgia Southern University, Estados Unidos), que possui vasta experiência na síntese e na caracterização de polímeros a partir de óleos vegetais insaturados. Considera-se, portanto, que os resultados a serem obtidos no presente projeto serão muito relevantes em um momento que se torna cada vez mais necessária a consolidação de processos e de materiais ecologicamente benignos para a manutenção do meio ambiente e da qualidade de vida de uma sociedade totalmente dependente dos materiais poliméricos. (AU)

Publicações científicas

(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)

SILVA, JULIO ANTONIO CONTI; QUIRINO, RAFAEL LOPES; LACERDA, TALITA MARTINS. The Use of the Straightforward Diels-Alder Reaction for the Preparation of Monomers From Tung Oil and Itaconic Acid-Derived Precursors: Synthesis, Characterization, and Screening of Their Polymerization Reactions. JOURNAL OF POLYMERS AND THE ENVIRONMENT, v. 32, n. 11, p. 16-pg., 2024-06-04. (22/12451-6)

SILVA, JULIO ANTONIO CONTI; DEVER, SETH; SICCARDI, ANTHONY; SNELLING, DREW; AL QABANI, IBRAHIM; THOMPSON, SCOTT; GOLDBERG, KARIN; BAUDOIN, GENEVIEVE; MARTINS LACERDA, TALITA; QUIRINO, RAFAEL LOPES. Itaconic Anhydride as a Bio-Based Compatibilizer for a Tung Oil-Based Thermosetting Resin Reinforced with Sand and Algae Biomass. COATINGS, v. 13, n. 7, p. 15-pg., 2023-07-01. (22/12451-6)