Controlando as Interações entre Nanocelulose Catiônica e outros Colóides para o Design de Materiais Funcionais

• Processo: 24/20969-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2028
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Juliana da Silva Bernardes
• Beneficiário: Juliana da Silva Bernardes
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Diego Magalhães do Nascimento ; Elisa Silva Ferreira
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/07212-0 - Elucidando a estrutura das redes de nanofibrilas de celulose por Microscopia Eletrônica de Transmissão no modo Criogênico, BP.TT
• Assunto(s): Adesão Bentonita Ceras Floculação
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: adesão | bentonita | cellulose nanofibrilada catiônica | cera | floculação | recobrimento para papéis | Coloides e Nanotecnologia

Resumo

Recentemente, tem havido um crescente interesse na produção de materiais a partir de nanofibrilas de celulose (CNFs) extraídas de biomassa, visando alternativas com baixo impacto ambiental. Para desenvolver materiais funcionais, geralmente é necessário combinar as CNFs em água com outros coloides, adicionando funcionalidades específicas aos materiais. Na maioria dos estudos reportados, as nanofibrilas de celulose possuem cargas eletrostáticas negativas e são combinadas com coloides de cargas semelhantes para prevenir a agregação. Contudo, a possibilidade de extrair CNFs catiônicas, ainda pouco reportada na literatura, amplia as aplicações desses nanomateriais ao permitir interações eletrostáticas atrativas com coloides carregados negativamente. Essas interações podem desestabilizar os sistemas coloidais, apresentando um desafio na produção de materiais. No entanto, ao controlar a agregação, pode levar a materiais com propriedades mecânicas, de barreira e adesão aprimoradas. Este controle é uma ferramenta inovadora no design de materiais celulósicos, já que a estabilidade coloidal é geralmente requerida no preparo de materiais homogêneos ou organizados. Além das interações atrativas entre CNFs e outros coloides, a formação de redes é um fator crucial no desenvolvimento de materiais contendo essas nanofibrilas. As CNFs formam géis em baixas concentrações, o que é vantajoso para aplicações como espessantes e estabilizantes de formulações. Contudo, para o desenvolvimento de materiais com boas propriedades de barreira e adesão, a formação de redes pode comprometer o desempenho, dificultando o preparo de dispersões com alto teor de sólidos e aumentando a viscosidade, o que limita a aplicação do material em diferentes substratos. Neste projeto, propõe-se o uso de forças atrativas para o preparo de materiais funcionais de nanofibrilas de celulose catiônica, visando a descontaminação de efluentes e o recobrimento e adesão de substratos. Além de controlar as interações entre CNFs catiônicas e outros coloides (bentonita, caolin, gotas de cera), será ajustada a formação de redes conforme a aplicação desejada. Os resultados esperados ampliarão o conhecimento sobre colóides de nanofibrilas em meio aquoso e possibilitarão a produção de novos materiais celulósicos em água, utilizando produtos químicos atóxicos e métodos escalonáveis. (AU)