Obtenção de nanocompósitos termoplásticos utilizando fibras ricas em lignina e hemicelulose do bagaço de cana-de-açúcar e processos mecanoquímicos

• Processo: 25/04301-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Marcos Vinicius Lorevice
• Beneficiário: Pedro Henrique Kenzo Nishimoto
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Biopolímeros Celulose Hemicelulose Lignina Modificação química
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biopolímeros | celulose | hemicelulose | Lignina | modificação química | Termoplasticidade | Materiais poliméricos baseados em celulose

Resumo

A produção e o uso de polímeros sintéticos cresceram exponencialmente desde a década de 1950, gerando bilhões de toneladas de resíduos plásticos. Se essa tendência persistir, estima-se que 12 bilhões de toneladas estarão em aterros ou no ambiente até 2050. Nesse sentido, biopolímeros como a celulose, a hemicelulose e a lignina, refinadas da biomassa de cana-de-açúcar (BC), apresentam potencial para substituir polímeros convencionais, mas sua aplicação termoplástica é limitada pela degradação térmica desses biopolímeros antes da fusão. Para contornar essa limitação, podem ser realizadas modificações químicas, como a clivagem oxidativa seguida de redução, que têm resultado em biopolímeros com propriedades térmicas promissoras para aplicações termoplásticas. Contudo, a elevada demanda dos reagentes representa uma barreira científica-tecnológica para o escalonamento desse rota química. Diante do exposto, este projeto busca desenvolver nanocompósitos termoplásticos a partir do BC, combinando rotas de clivagem oxidativa, redução e mecanoquímica. Polpas alcalinas (PABC) serão produzidas e posteriormente modificadas por extrusão reativa. O uso de aquecimento e sais metálicos poderão ser investigados, com o objetivo de reduzir o consumo de reagentes. As PABCs modificadas serão caracterizadas quanto ao grau de modificação (titulação e espectroscopia UV-vis), topografia (microscopia de força atômica) e propriedades térmicas (calorimetria diferencial exploratória) e correlacionadas aos parâmetros do processo de modificação por mecanoquímica, a fim de optimizar o processo. Por fim, as PABCs modificadas serão termoprensadas, como teste de conceito da processabilidade desse material. Demonstrando, assim, a aplicabiliade desses materiais modificados como alternativa ambientalmente amigável aos polímeros convencionais.