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Proposta conceitual de uma biorrefinaria de quitina para valorização do resíduo da Carcinicultura

Processo: 23/07775-0
Modalidade de apoio:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de julho de 2023
Vigência (Término): 31 de julho de 2026
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química
Pesquisador responsável:Moisés Teles dos Santos
Beneficiário:Ana Carolina Moreira Fonseca
Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:22/02809-0 - Valorização de resíduos e inovação tecnológica na cadeia agroindustrial e de quitina por meio de modelos computacionais, AP.PNGP.PI
Assunto(s):Síntese química   Quitina   Resíduos   Resíduos orgânicos   Biorrefinarias   Camarão   Carcinicultura   Sustentabilidade   Cadeia produtiva
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Biorefinaria | camarão | quitina | quitosona | resíduos | Síntese de Processos

Resumo

A carcinicultura é uma técnica de criação de camarão em cativeiro, cuja produção no Brasil em 2021 atingiu 120 mil toneladas, mesmo com a crise sanitária causada pela pandemia da COVID-19. A produção de crustáceos representa em torno de 10% do setor aquícola e a quantidade de resíduos gerados por essas espécies é significativa, representando cerca de 40% do peso total destes animais. Geralmente esses resíduos são dispostos em aterros e locais inapropriados, causando problemas ambientais e riscos à saúde humana. Com base no conhecimento acerca da utilização de biomassa lignocelulósica, o conceito de biorrefinaria de cascas foi recentemente proposto para designar as instalações cujas carapaças de crustáceos são separadas em diferentes frações e transformadas em produtos de valor agregado. Neste contexto, o presente trabalho de doutorado propõe a elaboração de uma proposta conceitual de uma biorrefinaria de quitina baseada em resíduos da carcinicultura brasileira. A quitina, que compõe cerca de 15% a 40% da casca do camarão, é o segundo biopolímero mais abundante na natureza, cuja aplicabilidade varia desde a produção de produtos farmacêuticos e cosméticos até o uso de materiais para tratamento de água. O biopolímero quitosana é o principal derivado da quitina e apresenta características atóxicas, fácil formação de géis e ação inibitória do crescimento de microrganismos. No entanto, para garantir a viabilidade econômica e os benefícios ambientais da valorização dos resíduos da carcinicultura, desafios científicos e tecnológicos serão abordados nesta pesquisa, dentre eles: (i) melhoria dos processos de conversão existentes; (ii) avaliação técnica, econômica e ambiental das possíveis rotas de valorização com e sem incertezas nos parâmetros rendimentos, conversões, preços e custos e (iii) avaliação do custo ambiental associada a tais rotas, tais como geração de efluentes, consumo de energia e emissões gasosas, dentre outros. Neste sentido, esta proposta pretende desenvolver fluxogramas com balanços de massa e energia para obtenção de parâmetros ambientais e posterior uso em avaliação econômica de rotas selecionadas, usando técnicas de síntese de processos e de estimação de custos operacionais e fixos. Para tanto, as informações sobre as variáveis de processo para os diferentes métodos de extração (químicos, enzimáticos ou uma combinação de ambos) serão adaptadas da literatura para gerar a superestrura de utilização de biomassa. As possíveis rotas serão avaliadas simultaneamente com base no conceito de biorrefinaria integrada, cujo objetivo é maximizar o rendimento e a pureza da quitina obtida, bem como a recuperação dos componentes nitrogenados, dos pigmentos e dos minerais, minimizando o consumo de energia e reagentes durante o pré-tratamento da biomassa. Com relação a parte experimental, estão previstas as seguintes atividades: (i) obtenção e caracterização de cascas de camarão da espécie Litopenaeus vannamei, típica da carcinicultura; (ii) extração de quitina e conversão em quitosana; (iii) caracterização da quitosana obtida; (iv) avaliação de coberturas à base de quitosana como revestimento em frutas e avaliação da capacidade de conservação e (v) análise da adequação do material residual da síntese de quitosana como embalagem para alimentos. A proposta de se investigar o subproduto gerado durante o processo de obtenção da quitosana visa manter o foco na sustentabilidade de toda a cadeia produtiva. (AU)

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