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Celulose de sisal: -hidrólise visando obtenção de fibras e bioetanol -eletrofiação -derivatização e preparação de filmes

Processo: 10/18098-9
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de março de 2011 - 28 de fevereiro de 2013
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Elisabete Frollini
Beneficiário:Elisabete Frollini
Instituição-sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Materiais metálicos  Lignocelulose  Cana-de-açúcar  Bagaços  Hidrólise 

Resumo

A partir de aproximadamente 1990, vários trabalhos foram iniciados ou finalizados por esta proponente, em que o tema principal correspondeu à caracterização e aplicações de materiais lignocelulósicos (sisal, bagaço de cana de açúcar, coco, curaua, juta) e de seus componentes majoritários (principalmente lignina e celulose). Celuloses (principalmente obtidas de bagaço de cana de açúcar, sisal e linter) vêm sendo utilizadas em estudos que visam principalmente a derivatização desta macromolécula, com ênfase para a preparação de ésteres em meio homogêneo. O conhecimento acumulado nestes projetos, levou ao interesse em desenvolver estudos relacionados com hidrólise de celulose, um tema que se reveste de grande importância atualmente, por se tratar de etapa importante dos processos de obtenção do chamado bioetanol, assim como de micro e nanofibras/nanopartículas de celulose. Neste projeto, é pretendido explorar a hidrólise ácida (incluindo sonoquímica) e enzimática de polpa de sisal. A escolha desta matéria prima reside no fato que o Brasil é o maior produtor mundial, porém exporta cerca de 80% do que é produzido, ou seja, trata-se de material que necessita de urgente agregação de valor no país. Ésteres de celulose correspondem a derivados deste polissacarídeo que têm ampla aplicação. A experiência prévia desta proponente indica que processos com alta eficiência na síntese de ésteres de celulose de cadeia curta, podem não ser eficientes para ésteres de cadeias mais longas. No presente trabalho, buscando processos com alta eficiência, ésteres de celulose com diferentes comprimentos de cadeia serão preparados em meio homogêneo e heterogêneo. Em meio heterogêneo, a reação será catalisada por iodo, o qual não causa impacto ambiental negativo podendo ser reciclado no caso de aplicação industrial. A síntese bem controlada de derivados de celulose em meio homogêneo, assim como o processamento da celulose e seus derivados em fibras e filmes, requisitam sistemas de solventes adequados. No presente trabalho, estas sínteses serão realizadas em Líquidos Iônicos (LIs), os quais são recicláveis, assim como em um dos principais sistemas de solventes para celulose, constituído pela mistura do sal cloreto de lítio e dimetilacetamida, um solvente polar aprótico (LiCl/DMAc), o qual apresenta bom nível de reciclabilidade. Os derivados celulósicos são consideravelmente estudados, visando obtenção de filmes com propriedades de barreira controladas. Filmes preparados (via evaporação de solventes, os quais dissolverão os ésteres, mas não as micro, nanofibras/nanopartículas de celulose) a partir de ésteres de celulose (reforçados ou não com micro, nanofibras/nanopartículas) com diferentes comprimentos de cadeias provavelmente apresentarão diferentes comportamento no que se refere à capacidade de absorção de umidade. Destaca-se que a similaridade estrutural entre celulose e seus ésteres permite ter como perspectiva que as interações na interface éster (matriz) e celulose (reforço) sejam altamente favoráveis. Adicionalmente à geração de nanofibras via hidrólise, é pretendido gerar nanofibras contínuas de celulose via eletrofiação. O uso deste material eletrofiado como reforço, implica em possibilidade de certa facilidade na variação no comprimento, portanto, na razão de aspecto (comprimento/diâmetro). Pretende-se comparar as propriedades deste com material preparado via hidrólise, no que diz respeito à ação como reforço em filmes de ésteres de celulose. A experiência acumulada sobre dissolução de celulose (assim como de seus derivados) contribuirá para a escolha de solventes apropriados para o processo de eletrofiação. Os filmes, tipo biocompósitos, assim preparados poderão ter aplicações diversificadas, tais como em embalagens, de acordo com propriedades de barreira observadas, ou mostrador ótico, dependendo de transparência à luz, dentre outras possíveis aplicações. (AU)