Nanosílica de alta pureza

• Processo: 09/10300-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Vigência (Início): 01 de julho de 2009
• Vigência (Término): 30 de novembro de 2010
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Hebert Luis Rossetto
• Beneficiário: Hebert Luis Rossetto
• Empresa Sede: Inovamat Inovações em Materiais Ltda
• Vinculado ao auxílio: 07/55664-0 - Nanosilica de alta pureza, AP.PIPE
• Assunto(s): Celulose Silicatos Resíduos agrícolas Cascas (planta) Arroz Sustentabilidade
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: autoclave | explosão de vapor | microcelulose | Nanosílica | rejeitos agrícolas | Sustentabilidade | Sílica e Celulose

Resumo

O projeto tem como objetivo montar e operar uma planta piloto para extrair a nanosílica contida nos rejeitos de plantas gramíneas, mais especificamente, da nanosílica agregada à celulose da parede celular da planta e da casca do arroz. O projeto deriva de estudos realizados há anos dos quais resultaram dois trabalhos publicados e duas patentes, uma delas aprovada pela FAPESP para registro no exterior. O processo desenvolvido permite extrair a sílica presa à parede celular sem que reaja com os íons dos elementos K, Ca, Mg, Na, Mn, P, Al, dos quais os mais significativos em concentração e reatividade com a sílica são os três primeiros. Sabe-se por meio da microscopia eletrônica de transmissão que a sílica presa à celulose está na forma de bastonetes com 10nm de comprimento e ~ 1,0nm de diâmetro, o que resultaria em um nanosílica com ~ 500m2/g de área superficial específica. Esse número é próximo do obtido experimentalmente com o método que será aplicado no desenvolvimento do projeto aqui proposto. A primeira parte, e, a mais importante, do método consiste na extração dos compostos inorgânicos outros que não a sílica, assim, após essa etapa a casca (ou a planta) fica reduzida somente a sílica, celulose, hemicelulose e grande parte da lignina. Esse processo de separação consiste em tratar a casca embebida numa solução ácida (3,0 a 5,0 % de ácido acético) em uma autoclave em temperaturas superiores à 120°C (quanto mais alta a temperatura menor é o tempo desse tratamento), lavagem com água e secagem. Eliminação dos compostos orgânicos por aquecimento ao ar sem que seja ultrapassada a temperatura de 800°C. A sílica de alta pureza assim obtida será desagregada e levada ao estágio final de separação em meio líquido sofrendo fortes forças de cisalhamento. A planta piloto também será empregada em ensaios que permitam, partindo da casca purificada, obter nanosílica e microcelulose. Para isto será acoplado à autoclave um outro compartimento capaz de resistir a altas pressões. O novo compartimento, de menor porte, conterá válvulas que permitam o seu enchimento rápido com o vapor produzido na autoclave e o seu esvaziamento rápido, de forma que se crie uma explosão de vapor quando da abertura da válvula. Assim esperamos separar celulose, lignina e sílica seguindo receitas já descritas na literatura e em patentes. Ainda dentro deste último objetivo pretendemos tratar o bagaço da cana-de-açúcar para gerar conhecimento de natureza tecnológica para geração de MCC e, ainda, aprender a tratar a baixa concentração de sílica nesse material que deverá estar contida na suspensão que sofreu o tratamento de explosão. Consideramos que a exploração da nanosílica deva ser conduzida por empresa com profissionais altamente capacitados do ponto de vista técnico-científico. Há cerca de 10 anos, quando obtivemos pela primeira vez a sílica com 480 m2/g, realizamos várias viagens à região produtora de arroz do RS, com oportunidade de conhecer o comportamento conservador e defensivo de produtores e beneficiadores de arroz. Na época fomos convidados pela Assembléia Legislativa desse Estado para ministrar uma palestra e discutir os aspectos econômicos do aproveitamento da casca quando foi possível demonstrar que a sílica tinha um valor de mercado muito superior ao do grão de arroz. Nestes últimos meses o interesse pelo aproveitamento da casca tem aumentado de forma significativa. Apesar do despertar desse interesse ser fundamental é necessário que exista uma planta piloto em operação para que os interessados avaliem de perto os riscos envolvidos no processo e no produto, fechando o ciclo virtuoso do projeto. (AU)