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NANOCEL - desenvolvimento de preparos enzimáticos para o preparo de nanoceluloses por um processo biohídrido

Processo: 15/02862-5
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Apoio a Jovens Pesquisadores
Vigência: 01 de dezembro de 2015 - 30 de novembro de 2019
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Bioquímica - Enzimologia
Pesquisador responsável:Valdeir Arantes
Beneficiário:Valdeir Arantes
Instituição-sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
Bolsa(s) vinculada(s):15/00397-3 - Estudo da ação de endoglucanases no preparo de celulose nanocristalina, BP.PD
Assunto(s):Celulase  Nanofibras  Materiais nanoestruturados 

Resumo

Nanocelulose é uma nova classe de nanomaterial renovável que pode resultar em diversos benefícios em áreas como biomédica, automotiva, aeroespacial, farmacêutica, química, e eletrônica. Os processos tradicionais de produção envolvem etapas severas de tratamentos químico ou mecânico, que apresentam várias limitações técnicas, econômicas, e ambientais. A recente proposta de inclusão ou substituição de uma destas etapas por um tratamento enzimático, é uma alternativa inovadora e promissora, porém ainda com eficiência muito limitada já que tipicamente os preparos enzimáticos utilizados são os desenvolvidos e optimizados para uso em outros setores indústrias (i.e. alimentos, têxtil, papel e celulose). Assim, para aumentar a eficiência do tratamento enzimático, são necessárias etapas de pré-tratamentos auxiliares na produção de celulose nanofibrilada (CNF), e uma quantidade elevada de enzima na produção de celulose nanocristalina (CNC), o que resulta em alto custo. Neste projeto propõe-se identificar enzimas/proteínas essenciais e suas propriedades mais adequadas para aplicação na produção de nanoceluloses e utilizar estas enzimas e proteínas para desenvolver e otimizar preparos enzimáticos específicos e com elevada eficiência para serem empregados na produção de CNC e CNF de forma sustentável e mais tecnoeconomicamente viável em conceito de Biorrefinaria. A identificação destes agentes e suas propriedades serão obtidas através da elucidação do modo de ação e interação de vários agentes bioquímicos (hidrolíticos, oxidativos, indutores de amorfogêneses) no processo de produção de CNC e CNF. Um sistema inovador de reação enzimática por adsorção também será desenvolvido para possibilitar a produção de nanocelulose no conceito de Biorrefinaria. Com o desenvolvimento dos coquetéis e do processo de adsorção também será possível avaliar a viabilidade tecnoeconômica da integração da produção de nanoceluloses (como coproduto de valor agregado) com o processo de produção de etanol celulósico em conceito de Biorrefinaria. (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)
SIQUEIRA, GERMANO A.; DIAS, ISABELLA K. R.; ARANTES, VALDEIR. Exploring the action of endoglucanases on bleached eucalyptus kraft pulp as potential catalyst for isolation of cellulose nanocrystals. International Journal of Biological Macromolecules, v. 133, p. 1249-1259, JUL 15 2019. Citações Web of Science: 0.
BERTO, GABRIELA L.; ARANTES, VALDEIR. Kinetic changes in cellulose properties during defibrillation into microfibrillated cellulose and cellulose nanofibrils by ultra-refining. International Journal of Biological Macromolecules, v. 127, p. 637-648, APR 15 2019. Citações Web of Science: 0.
COELHO DE CARVALHO BENINI, KELLY CRISTINA; CORNELIS VOORWALD, HERMAN JACOBUS; HILARIO CIOFFI, MARIA ODILA; REZENDE, MIRABEL CERQUEIRA; ARANTES, VALDEIR. Preparation of nanocellulose from Imperata brasiliensis grass using Taguchi method. Carbohydrate Polymers, v. 192, p. 337-346, JUL 15 2018. Citações Web of Science: 12.

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Patente(s) depositada(s) como resultado deste projeto de pesquisa

Solicitação em análise e dentro do prazo legal de sigilo previsto na legislação BR1020180684850 - Universidade de São Paulo (USP) . Solicitação em análise e dentro do prazo legal de sigilo previsto na legislação - 12 de setembro de 2018

Solicitação em análise e dentro do prazo legal de sigilo previsto na legislação BR1020180747843 - Universidade de São Paulo (USP) . Solicitação em análise e dentro do prazo legal de sigilo previsto na legislação - 29 de novembro de 2018