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Materiais baseados em matéria prima oriunda de fonte renovável

Processo: 12/00116-6
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de abril de 2012 - 31 de março de 2014
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):Polímeros (materiais)  Recursos renováveis  Fibras lignocelulósicas  Lignina  Celulose  Propriedades mecânicas 

Resumo

O tema deste projeto, o uso de matérias-primas renováveis a partir de diversos processos, atrai interesse mundial. Esta questão tem assumido uma importância ainda maior nos últimos anos devido à grande expansão que pode ser vislumbrada para biorrefinarias que produzem bioetanol. Pode-se esperar que diversas fibras lignocelulósicas serão cultivados em maior extensão que atualmente, em particular no Brasil devido à disponibilidade de ambos, terra e água. Os projetos atualmente em desenvolvimento, que terão continuidade no presente projeto proposto, consideram fibras lignocelulósicas obtidos de plantas com ciclos de crescimento curtos, e que são abundantes no país. Nas últimas décadas, grandes esforços foram feitos para o desenvolvimento de materiais poliméricos a partir de lignina, com o objetivo de encontrar novas alternativas para produtos oriundos da petroquímica. Atualmente, o uso de lignina assume uma maior importância devido ao fato de que é um subproduto de biorrefinarias, que produzem etanol a partir da celulose encontrada em fibras lignocelulósicas. A presença de anéis aromáticos fenólicos permite seu uso como macromonomeros na preparação de polímeros fenólicos, e a presença de grupos hidroxila (neste caso, tanto na lignina como na celulose) permite a sua utilização na preparação de poliuretanos, que já está sendo desenvolvido pela proponente e também faz parte da presente proposta. Além do benefício do uso de matérias-primas renováveis, tanto na elaboração da matriz (usando lignina) e no reforço (usando fibras lignocelulósicas), espera-se que a adesão fibra-matriz será favorecida devido à presença de grupos funcionais semelhantes na matriz e nas fibras, que contêm estruturas típicas de lignina. Para aumentar ainda mais a compatibilidade fibra-matriz (e, portanto, de intensificar a interação na interface fibra-matriz), as fibras também serão submetidas a tratamentos via adsorção de de agentes compatibilizantes (derivados de fontes naturais). Além disso, estudos têm sido desenvolvidos para a preparação de ésteres de celulose, considerando-se ésteres com diferentes comprimentos de cadeia. Com relação às aplicações, pretende-se utilizar os ésteres de celulose para obtenção de filmes e filmes-biocompósitos que serão preparados a partir de um dos sistemas de solventes utilizados na síntese desses ésteres, ou seja, LiCl/DMAc. Os filmes-biocompósitos serão preparados a partir de soluções mistas de ésteres e celulose, para que as potencialmente possíveis estruturas supramoleculares, que podem ser geradas pela auto-organização das cadeias de celulose neste meio, possam reforçar as matrizes de ésteres. Finalmente, fibras em nanoescala (para aplicação em filmes-biocompósitos) serão obtidas através de eletrofiação (electrospinning) utilizando solução dos principais componentes de fibras lignocelulósicas (celulose e lignina), entre outras matérias-primas. A caracterização das matérias-primas e seus derivados ocorrerá através de difração de raios X (XRD) Ressonância Magnética Nuclear (1H, 13C, 31P, NMR solução ou sólido, dependendo da amostra), análise térmica [análise termogravimétrica (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC)], microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM), resistência ao impacto à flexão (no caso de compósitos). Análise térmica dinâmico mecânica (DMTA) pode ser destacada como uma técnica importante a ser utilizada na caracterização de compósitos, filmes e filmes-biocompósitos, por via desta técnica de armazenamento e perda de módulos podem ser obtidos, bem como resistência à tração (no caso dos filmes), gerando informações importantes sobre as propriedades mecânicas dos materiais. (AU)

Publicações científicas (6)
(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)
DA SILVA, CRISTINA G.; DE OLIVEIRA, FERNANDO; FROLLINI, ELISABETE. Sugarcane Bagasse Fibers Treated and Untreated: Performance as Reinforcement in Phenolic-Type Matrices Based on Lignosulfonates. WASTE AND BIOMASS VALORIZATION, v. 10, n. 11, p. 3515-3524, NOV 2019. Citações Web of Science: 0.
KASCHUK, JOICE JAQUELINE; LACERDA, TALITA MARTINS; FROLLINI, ELISABETE. Investigating effects of high cellulase concentration on the enzymatic hydrolysis of the sisal cellulosic pulp. International Journal of Biological Macromolecules, v. 138, p. 919-926, OCT 1 2019. Citações Web of Science: 0.
FURLAN, DAIANA M.; MORGADO, DANIELLA LURY; DE OLIVEIRA, ADILSON J. A.; FACETO, ANGELO D.; DE MORAES, DANIEL A.; VARANDA, LAUDEMIR C.; FROLLINI, ELISABETE. Sisal cellulose and magnetite nanoparticles: formation and properties of magnetic hybrid films. JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH AND TECHNOLOGY-JMR&T, v. 8, n. 2, p. 2170-2179, APR 2019. Citações Web of Science: 0.
DE OLIVEIRA SANTOS, RACHEL PASSOS; RAMOS, LUIZ ANTONIO; FROLLINI, ELISABETE. Cellulose and/or lignin in fiber-aligned electrospun PET mats: the influence on materials end-properties. Cellulose, v. 26, n. 1, SI, p. 617-630, JAN 2019. Citações Web of Science: 0.
DE OLIVEIRA SANTOS, RACHEL PASSOS; ROSSI, PATRICIA FERNANDA; RAMOS, LUIZ ANTONIO; FROLLINI, ELISABETE. Renewable Resources and a Recycled Polymer as Raw Materials: Mats from Electrospinning of Lignocellulosic Biomass and PET Solutions. POLYMERS, v. 10, n. 5 MAY 2018. Citações Web of Science: 5.
KASCHUK, JOICE JAQUELINE; FROLLINI, ELISABETE. Effects of average molar weight, crystallinity, and hemicelluloses content on the enzymatic hydrolysis of sisal pulp, filter paper, and microcrystalline cellulose. INDUSTRIAL CROPS AND PRODUCTS, v. 115, p. 280-289, MAY 2018. Citações Web of Science: 8.

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