Obtenção de nanocristais de celulose (CNC) em escala piloto industrial

• Processo: 17/00915-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Vigência: 01 de abril de 2018 - 31 de maio de 2019
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Ana Carolina Correa Bibbo
• Beneficiário: Ana Carolina Correa Bibbo
• Empresa Sede: Bio Nano Indústria e Comércio de Derivados de Celulose Ltda. - ME
• Município: São Carlos
• Pesquisadores associados: Cauê Ribeiro de Oliveira ; José Manoel Marconcini ; Luiz Henrique Capparelli Mattoso
• Bolsa(s) vinculada(s): 18/04432-6 - Obtenção de nanocristais de celulose (CNC) em escala piloto industrial, BP.PIPE
• Assunto(s): Hidrólise ácida Celulose Nanocristais Biomassa Energia renovável Agronegócio
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: aumento da escala de produção | hidrólise ácida | Nanocristais de celulose | celulose

Resumo

Novos materiais de alto desempenho, provenientes da biomassa, são fundamentais para agregar valor aos produtos do agronegócio brasileiro. No Pacto Nacional da Indústria Química é ressaltada a importância do aproveitamento da biomassa, (por exemplo, os materiais lignocelulósicos) para a sustentação do crescimento da economia. Derivados de celulose com alto desempenho são materiais essenciais para o desenvolvimento econômico do Brasil. Nos últimos anos houve um aumento na busca por materiais provenientes de fontes renováveis e sustentáveis, chamados "green materials". Os nanocristais de celulose (CNC - cellulose nanocrystals) atendem esta expectativa, pois apresentam boas propriedades mecânicas, baixa densidade e alta cristalinidade. Nanocristais de celulose (CNC) são obtidos via hidrólise ácida da celulose, têm dimensões de 2 a 50nm de diâmetro e comprimento desde alguns nanômetros até dezenas de micrômetros, apresentando alta razão de aspecto. Podem ser utilizados para diversas aplicações, tais como: na indústria de papel e celulose, na confecção de papéis especiais e na modificação de superfícies de papéis; em nanocompósitos poliméricos, com aumento de propriedades mecânicas e de barreira; em cosméticos; na indústria química; como reforços mecânicos em tintas, entre outras aplicações. Um dos limitadores atuais no Brasil é a baixa escala de produção deste material, que vem sendo obtido apenas em laboratórios de universidades e centros de pesquisa, na escala de alguns gramas por batelada. Outro aspecto que limita um maior uso deste material é o tempo de obtenção de cerca de 10 dias por batelada de CNC. Para que haja testes em escala industrial com CNC, por indústrias e centros de pesquisa em várias cadeias produtivas, há a necessidade atual de se aumentar a escala de produção para a faixa de quilogramas, juntamente com uma redução do tempo total para a obtenção de CNC. O objetivo deste projeto PIPE fase 1 é pesquisar metodologias para aumento de escala de produção de nanocristais de celulose (CNC) com redução do tempo de sua produção, analisando-se a viabilidade técnico-científica com foco na comercialização de CNC. A metodologia a ser utilizada para a obtenção de CNC será a hidrólise ácida da celulose, conforme literatura e experiência prévia na área da coordenadora. Serão realizadas modificações no processo laboratorial de obtenção de CNC e estudos de redução de operações unitárias do processo laboratorial, sem a perda de qualidade da CNC obtida. Os resultados esperados são a viabilização técnica-científica da produção de CNC, o aumento da escala de produção, com a geração de novos processos industriais e de propriedade intelectual. Estes resultados subsidiarão a sequência deste projeto em um projeto PIPE fase 2. Como impactos deste projeto de pesquisa estão a viabilização de testes de CNC em diversas indústrias (química, papel e celulose, polímeros, tintas, fármacos, cosméticos, defensivos agrícolas, fertilizantes, etc.) e maior suporte às pesquisas em andamento nos centros de pesquisa nacionais, devido à maior oferta de CNC. Novos materiais com desempenho diferenciado e produtos brasileiros com CNC poderão surgir como impacto deste projeto, com agregação de valor de matérias primas de fonte renovável do agronegócio brasileiro, aliados à geração de emprego e renda. (AU)