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Novos solventes na química da celulose: síntese, propriedades e aplicações de eletrólitos quaternários de amônio para a dissolução, regeneração e derivatização de celulose

Processo: 16/22869-7
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de junho de 2017
Vigência (Término): 31 de maio de 2021
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Orgânica
Convênio/Acordo: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Pesquisador responsável:Omar Abou El Seoud
Beneficiário:Marc Kostag
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:14/22136-4 - Uso de solventes verdes e suas misturas na otimização de processos químicos, AP.TEM
Assunto(s):Celulose

Resumo

O processamento da celulose, o biopolímero renovável mais abundante na natureza, ainda apresenta algumas limitações. Em particular, a dissolução desse polissacarídeo ainda não é claramente entendida. Consequentemente, e devido à falta de solventes adequados, os derivados disponíveis são produzidos industrialmente usando processos heterogêneos (celulose intumescida/banho líquido). Isso dificulta a fabricação de produtos de alta qualidade, para os quais se deseja a reprodutibilidade de suas propriedades. O crescimento do interesse em tecnologias verdes e sustentáveis aumentou a demanda pelo desenvolvimento de novos solventes, mais eficientes que os atuais. Trata-se da dissolução física da celulose, ou seja, sem a formação de ligações covalentes entre a celulose e o solvente. No presente projeto, é apresentada uma nova classe de solventes para celulose baseados em eletrólitos quaternários de amônio (EQA) dissolvidos em solventes moleculares (SMs). Assim sendo, será sintetizada uma série de EQA, que serão dissolvidos em vários SMs e que terão sua eficiência de dissolução da celulose avaliada. As interações celulose-solvente serão investigadas a partir de uma detalhada caracterização físico-química das misturas EQA/SM e das soluções de celulose obtidas nessas misturas. Tais parâmetros, por exemplo, polaridade empírica e basicidade, serão determinadas usando sondas solvatocromicas. Com isso, espera-se otimizar a dissolução da celulose microcristalina e fibrosa. O melhor sistema(s) de solventes obtido será(serão) utilizado(s) na dissolução, regeneração da celulose e para a sua acilação homogênea e controlada, de modo a se obter ésteres mistos de ácidos carboxílicos com propriedades novas e únicas. (AU)

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Publicações científicas (10)
(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)
EL SEOUD, OMAR A.; KOSTAG, MARC; POSSIDONIO, SHIRLEY; DIGNANI, MARCELLA T.; PIRES, PAULO A. R.; LOURENCO, MATHEUS C. issolution of Silk Fibroin in Mixtures of Ionic Liquids and Dimethyl Sulfoxide: On the Relative Importance of Temperature and Binary Solvent Compositio. POLYMERS, v. 14, n. 1 JAN 2022. Citações Web of Science: 0.
EL SEOUD, OMAR A.; JEDVERT, KERSTIN; KOSTAG, MARC; POSSIDONIO, SHIRLEY. Cellulose, chitin and silk: the cornerstones of green composites. EMERGENT MATERIALS, NOV 2021. Citações Web of Science: 0.
KOSTAG, MARC; JEDVERT, KERSTIN; EL SEOUD, OMAR A. Engineering of sustainable biomaterial composites from cellulose and silk fibroin: Fundamentals and applications. International Journal of Biological Macromolecules, v. 167, p. 687-718, JAN 15 2021. Citações Web of Science: 0.
EL SEOUD, OMAR A.; KOSTAG, MARC; JEDVERT, KERSTIN; MALEK, NAVED I. Cellulose Regeneration and Chemical Recycling: Closing the ``Cellulose Gap{''} Using Environmentally Benign Solvents. MACROMOLECULAR MATERIALS AND ENGINEERING, v. 305, n. 4 FEB 2020. Citações Web of Science: 10.
EL SEOUD, OMAR A.; KOSTAG, MARC; JEDVERT, KERSTIN; MALEK, NAVED I. Cellulose in Ionic Liquids and Alkaline Solutions: Advances in the Mechanisms of Biopolymer Dissolution and Regeneration. POLYMERS, v. 11, n. 12 DEC 2019. Citações Web of Science: 0.
KOSTAG, MARC; DIGNANI, MARCELLA TEIXEIRA; LOURENCO, MATHEUS COSTA; BIONI, THAIS DE ALMEIDA; EL SEOUD, OMAR A. Assessing cellulose dissolution efficiency in solvent systems based on a robust experimental quantification protocol and enthalpy data. HOLZFORSCHUNG, v. 73, n. 12, p. 1103-1112, DEC 2019. Citações Web of Science: 3.
KOSTAG, MARC; EL SEOUD, OMAR A. Dependence of cellulose dissolution in quaternary ammonium-based ionic liquids/DMSO on the molecular structure of the electrolyte. Carbohydrate Polymers, v. 205, p. 524-532, FEB 1 2019. Citações Web of Science: 4.
KOSTAG, MARC; GERICKE, MARTIN; HEINZE, THOMAS; EL SEOUD, OMAR A. Twenty-five years of cellulose chemistry: innovations in the dissolution of the biopolymer and its transformation into esters and ethers. Cellulose, v. 26, n. 1, SI, p. 139-184, JAN 2019. Citações Web of Science: 6.
KOSTAG, MARC; JEDVERT, KERSTIN; ACHTEL, CHRISTIAN; HEINZE, THOMAS; EL SEOUD, OMAR A. Recent Advances in Solvents for the Dissolution, Shaping and Derivatization of Cellulose: Quaternary Ammonium Electrolytes and their Solutions in Water and Molecular Solvents. Molecules, v. 23, n. 3 MAR 2018. Citações Web of Science: 12.

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