Estudos computacionais da parede celular vegetal e outros sistemas à base de carboidratos

• Processo: 25/11743-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Munir Salomao Skaf
• Beneficiário: Carlos Guilherme Tissi Batista
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/08293-7 - CECC - Centro de Engenharia e Ciências Computacionais, AP.CEPID
• Assunto(s): Celulose Parede celular vegetal Simulação de dinâmica molecular
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Bioetanol de segunda geração | celulose | degradação de biomassa lignocelulósica | Parede Celular Vegetal | Simulação de Dinâmica Molecular | Dinâmica Molecular

Resumo

A parede celular vegetal é uma rica fonte de celulose, lignina e hemicelulose, as quais podem ser aplicadas na produção de biodiesel e outros materiais biorrenováveis (e.g. vanillina derivadas de lignina e surfactantes). A organização desses componentes e a hidratação da parede celular vegetal secundária afetam diretamente a propriedade mecânica da madeira e a separação desse biomaterial. Contudo, as interações intermoleculares entre esses componentes e suas implicações nessas propriedades do sistema ainda não são totalmente compreendidas. Existem variados estudos experimentais que avaliam as decorações e motivos de hemiceluloses, complexos LCCs e organização de microfibrilas de celulose, especialmente, por meio de dados de raio-X, RMN, e espectrometria de massas. Entretanto, trabalhos com essa complexa matriz podem apresentar dificuldades experimentais pelo limite de detecção da técnica ou restrições metodológicas, tais como a baixa solubilidade em água ou pré-tratamento agressivo. Nesta lacuna, as simulações de dinâmica molecular podem auxiliar na elucidação dessa organização e interações intra- e intermoleculares, além de sanar as inconsistências das limitações experimentais. Assim, os dois principais problemas do trabalho são: (1) a construção de modelo de parede celular vegetal secundária para hardwoods com base em dados experimentais e (2) a realização de simulações de ensaios mecânicos de tração e compressão. A automatização da etapa de construção do modelo é um aspecto importante e vem sendo abordado. Por sua vez, os escalares de von Mises, permitem observar o papel atomístico de cada um dos componentes do sistema na resistência mecânica dessa parede celular vegetal.