Otimização da produção de celulose nanocristalina, via enzimática, a partir de polpa celulósica pré-tratada mecanicamente

• Processo: 22/11125-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2023
• Situação: Interrompido
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Enzimologia
• Pesquisador responsável: Valdeir Arantes
• Beneficiário: Laura Lis Coimbra Silva
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/07023-2 - Desenvolvimento de uma plataforma tecnologia baseada em enzimas para produção e modulação de nanocelulose: validação para aplicações biomédicas e embalagens ativas, AP.JP2
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/01682-5 - Celulose nanocristalina produzida enzimaticamente como material de engenharia sustentável para formulação de biotinta em bioprinting 3D, BE.EP.IC
• Assunto(s): Nanocristais de celulose Hidrólise enzimática
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Área superficial | Celulose nanocristalina | Hidrólise enzimática | Nanocompósito Polimérico | otimização do processo | Pré-tratamento mecânico | Bioconversão de biomassa

Resumo

A celulose nanocristalina (CNC) é um nanomaterial de alto valor agregado e com um número cada vez maior de aplicações em diversos setores industriais. Tradicionalmente, ela é extraída de materiais celulósicos por meio da degradação de domínios de celulose não cristalinos por hidrólise com ácido sulfúrico concentrado. Todavia, a alta concentração de ácido utilizado traz consequências ambientais e econômicas negativas. Além disso, o rendimento de CNC com esse método é tipicamente baixo. A hidrólise enzimática, por outro lado, é ambientalmente amigável e suas condições de reação mais amenas facilitam o controle das características do nanocristal produzido, no entanto, o rendimento geralmente obtido ainda é insatisfatório, tipicamente menor que 20%. A fim de aumentar a acessibilidade da celulose às enzimas, assim, melhorando a eficiência da reação enzimática para produção de CNC, a combinação da desfibrilação mecânica, seguida do tratamento enzimático das fibras de celulose, tem potencial para ser uma rota mais sustentável para a obtenção das CNCs com maiores rendimentos. Assim, esse projeto objetiva otimizar tal processo por intermédio da busca de uma maior eficiência do aumento de área superficial e da hidrólise enzimática. Isso será feito com o auxílio do Planejamento de Experimentos (DOE), metodologia estatística importante de coleta e análise de dados. Dessa forma, será avaliado como os parâmetros do processo (severidade do pré-tratamento mecânico, teor de sólidos, carga enzimática e tempo de hidrólise) afetam o rendimento e as propriedades da CNC do tipo bastonete produzida para uma aplicação deste nanomaterial como material de reforço em nanocompósitos poliméricos com o método enzimático, visando a otimização do processo de produção de CNC.