Desenvolvimento de nanomateriais à base de lignina para aplicações sustentáveis dentro do conceito de biorrefinaria

• Processo: 20/01007-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 29 de maio de 2020
• Data de Término da vigência: 28 de maio de 2021
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Telma Teixeira Franco
• Beneficiário: Lívia Beatriz Brenelli de Paiva
• Supervisor: Henning Joergensen
• Instituição Sede: Núcleo Interdisciplinar de Planejamento Energético (NIPE). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of Copenhagen, Frederiksberg, Dinamarca
• Vinculado à bolsa: 17/15477-8 - Desenvolvimento de um processo de pré-tratamento de baixa severidade para produção de oligossacarídeos de palha de cana-de-açúcar, BP.PD
• Assunto(s): Biorrefinarias Biomassa Lignina Materiais nanoestruturados Processos químicos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: bioconversão | Biomassa | biorrefinaria | Lignina | Processos | Valorização | Engenharia química/Processos químicos

Resumo

A lignina é uma estrutura tridimensional amorfa, composta por unidades de fenilpropanóides derivadas de reações de acoplamento oxidativo dos álcoois p-coumaril, coniferil e sinapil. A natureza aromática, os diferentes grupos funcionais disponíveis para derivatização e a capacidade de participar de reações de oxidação mediadas por radicais torna a lignina atraente para obtenção de materiais customizados a fim de atender aplicações específicas. A expansão das atividades de biorrefinaria para produzir combustíveis renováveis e produtos químicos a partir de biomassa lignocelulósica aumentará consideravelmente a quantidade de lignina disponível, atualmente subutilizada para alimentar as caldeiras e gerar eletricidade, como ingrediente em adesivos ou aditivo em cimento. Portanto, é crucial desenvolver estratégias que explorem as ligninas em todo o seu potencial e gerem receita adicional para as biorrefinarias, melhorando a viabilidade econômica de todo o processo. Apesar das inúmeras aplicações de valor agregado, a estrutura química complexa e heterogênea, a baixa solubilidade e reatividade da lignina são considerados fatores que dificultam a sua utilização industrial. Entre as diferentes abordagens biológicas e químicas que podem ser exploradas no seu aproveitamento, os nanomateriais e nanopartículas à base de lignina são considerados campos promissores de aplicação. Neste contexto, o objetivo deste estudo é realizar modificações em ligninas provenientes de Biorrefinarias, a fim de gerar novos nanomateriais baseados em lignina, como por exemplo as nanopartículas de lignina com funcionalidades distintas que podem melhorar a interação com enzimas, encapsulamento de compostos bioativos, atuar como veículos de entrega de pequenas moléculas e agentes estabilizadores. Em particular, serão exploradas diferentes correntes ricas em lignina oriundas do processamento da palha da cana de açúcar durante a produção de biocombustíveis. Espera-se modificar a funcionalidade das ligninas de biorrefinaria em relação aos grupos funcionais de superfície, potencial zeta, tamanho e hidrofobicidade, caracterizar sistematicamente os novos nanomateriais obtidos empregando-se diferentes técnicas analíticas e investigar a relação entre a performance dos nanomateriais resultantes e a interação com moléculas alvos. (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)

DJAJADI, DEMI T.; BRENELLI, LIVIA B.; FRANCO, TELMA T.; THYGESEN, LISBETH G.; JORGENSEN, HENNING. Lignosulfonate properties and reaction conditions enhance precipitation and affect ensuing quality of proteins from green biomass juice for monogastric animal feed. ANIMAL FEED SCIENCE AND TECHNOLOGY, v. 285, p. 12-pg., 2022-01-17. (20/01007-2)

BRENELLI, LIVIA B.; BHATIA, RAKESH; DJAJADI, DEMI T.; THYGESEN, LISBETH G.; RABELO, SARITA C.; LEAK, DAVID J.; FRANCO, TELMA T.; GALLAGHER, JOE A.. Xylo-oligosaccharides, fermentable sugars, and bioenergy production from sugarcane straw using steam explosion pretreatment at pilot-scale. Bioresource Technology, v. 357, p. 9-pg., 2022-08-01. (20/01007-2, 15/50612-8, 17/15477-8)