{"id":48206,"date":"2021-03-05T19:43:45","date_gmt":"2021-03-05T19:43:45","guid":{"rendered":"https:\/\/lnbr.cnpem.br\/?p=48206"},"modified":"2021-03-05T19:44:49","modified_gmt":"2021-03-05T19:44:49","slug":"nature-versatilidade-celulose-fibriladade-seu-potencial","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/lnbr.cnpem.br\/en\/nature-versatilidade-celulose-fibriladade-seu-potencial\/","title":{"rendered":"Na Nature pesquisadores do Brasil, Am\u00e9rica do Norte, Europa e Jap\u00e3o destacam versatilidade da celulose fibrilada e apontam caminhos para aproveitamento pleno de seu potencial"},"content":{"rendered":"

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Obtida de mat\u00e9ria-prima renov\u00e1vel abundante no Brasil, a celulose fibrilada j\u00e1 vem sendo desenvolvida no Pa\u00eds e pode gerar tecnologias tanto de baixo custo como de alto valor agregado<\/em><\/h4>\r\n

A jornada rumo a um planeta sustent\u00e1vel segue em curso. Pesquisadores se debru\u00e7am sobre materiais de origem renov\u00e1vel capazes de apresentar solu\u00e7\u00f5es econ\u00f4micas para substitui\u00e7\u00e3o de derivados do petr\u00f3leo como os pl\u00e1sticos. A ideia por tr\u00e1s dessas pesquisas, em linhas gerais, \u00e9 obter novos “blocos de constru\u00e7\u00e3o” de origem renov\u00e1vel e que a partir desses blocos seja poss\u00edvel fabricar novos produtos funcionalmente atrativos, economicamente vi\u00e1veis e ambientalmente corretos. \u00c9 nesse contexto que entra em jogo o biopol\u00edmero conhecido como celulose fibrilada ou nanofibrilas.<\/p>\r\n

Na sess\u00e3o que re\u00fane artigos que apontam tend\u00eancias de futuro, a revista Nature reuniu pesquisadores da Am\u00e9rica do Norte, Europa, Jap\u00e3o e do Brasil \u2013 representado pelo Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) \u2013 para discutir o papel da celulose fibrilada<\/strong><\/a> como uma das solu\u00e7\u00f5es para o desenvolvimento de novos biomateriais sustent\u00e1veis. Principal constituinte de \u00e1rvores, res\u00edduos agr\u00edcolas e outros tipos de biomassa vegetal, a celulose \u00e9 abundante, tem baixo custo e apresenta propriedades mec\u00e2nicas, \u00f3pticas, t\u00e9rmicas e flu\u00eddicas ajust\u00e1veis para o desenvolvimento de uma nova classe de materiais sustent\u00e1veis.<\/p>\r\n

“Entendemos a celulose fibrilada como um bloco de constru\u00e7\u00e3o, uma pe\u00e7a de Lego<\/em>. A celulose fibrilada pode ser obtida com diversas caracter\u00edsticas e pode ser usada como plataforma para novos materiais. Suas propriedades s\u00e3o atrativas e podem ser ajustadas para cada aplica\u00e7\u00e3o”, aponta Carlos Driemeier, pesquisador do CNPEM e um dos autores do artigo.<\/p>\r\n

Driemeier explica que a s\u00edntese da celulose \u00e9 feita pela pr\u00f3pria natureza. \u201cAs plantas sintetizam as fibrilas de celulose para construir sua pr\u00f3pria estrutura: troncos, galhos, folhas e demais partes da planta. O desafio est\u00e1 no processamento industrial dessa biomassa para isolar as fibrilas de celulose, ajustar suas propriedades e reordenar a estrutura do material para a aplica\u00e7\u00e3o e a funcionalidade desejadas\u201d, avalia ao apontar um dos desafios da ado\u00e7\u00e3o da celulose fibrilada.<\/p>\r\n

Superando desafios do desenvolvimento sustent\u00e1vel<\/strong><\/p>\r\n

Por se tratar de um artigo de perspectivas que aponta caminhos para futuras pesquisas, o trabalho discute os pr\u00f3ximos desafios para essa classe de biomateriais. O texto destaca a import\u00e2ncia de se considerar os indicadores de sustentabilidade do processo industrial face ao consumo de insumos qu\u00edmicos, \u00e1gua e energia. Melhorias nesses indicadores geram ganhos ambientais e econ\u00f4micos, reduzindo custos e abrindo o caminho para novos mercados e aplica\u00e7\u00f5es.<\/p>\r\n

No CNPEM, avalia\u00e7\u00f5es de sustentabilidade<\/strong><\/a> de biomassa para a gera\u00e7\u00e3o de produtos de valor agregado s\u00e3o conduzidas por grupos de pesquisa dedicados a an\u00e1lises de ciclo de vida e de viabilidade econ\u00f4mica. Esses grupos investigam todas as etapas que comp\u00f5em a cadeia produtiva e oferecem an\u00e1lises detalhadas para mensurar a viabilidade de tecnologias disruptivas, como as reportadas no artigo da Nature.<\/p>\r\n

A agenda do Centro inclui ainda pesquisa e desenvolvimento de novos biocatalisadores, que v\u00e3o desde hidrolases at\u00e9 enzimas oxidativas, combinando m\u00e9todos computacionais avan\u00e7ados e aceleradores como o Sirius. Recentemente, o CNPEM depositou patente sobre um biocatalisador enzim\u00e1tico que favorece a reciclagem de pl\u00e1sticos. Foram depositadas tamb\u00e9m outras duas patentes de uma plataforma microbiana<\/strong><\/a> que produz principalmente glucanases, xilanases e enzimas oxidativas. A plataforma facilita a nanofibrila\u00e7\u00e3o da celulose reduzindo etapas mec\u00e2nicas do processo e resultam em uma celulose fibrilada mais uniforme, sustent\u00e1vel e com propriedades f\u00edsico-qu\u00edmicas otimizadas.<\/p>\r\n

Investiga\u00e7\u00f5es em n\u00edvel nanom\u00e9trico<\/strong><\/p>\r\n

Explorar a grande versatilidade da celulose em escala nanom\u00e9trica tamb\u00e9m \u00e9 um dos desafios encarados pelo CNPEM. Nos \u00faltimos anos, o Centro tem obtido importantes avan\u00e7os no desenvolvimento de metodologias para o condicionamento da biomassa e extra\u00e7\u00e3o de materiais de interesse, como por exemplo, celulose fibrilada extra\u00edda de baga\u00e7o de cana-de-a\u00e7\u00facar, que \u00e9 o principal res\u00edduo agr\u00edcola no Brasil.<\/p>\r\n

Al\u00e9m do isolamento das fibrilas a partir de diferentes biomassas, as pesquisadoras respons\u00e1veis por essas pesquisas j\u00e1 depositaram algumas patentes de materiais que combinam e funcionalizam as nanofibrilas com outros componentes, formando comp\u00f3sitos e h\u00edbridos, adesivos, emuls\u00f5es e dispositivos flex\u00edveis.<\/p>\r\n

Este \u00e9 o caso, por exemplo, de uma espuma para absor\u00e7\u00e3o de \u00f3leos e solventes em ambientes<\/strong><\/a> aqu\u00e1ticos. O processo desenvolvido no Laborat\u00f3rio chama aten\u00e7\u00e3o ao combinar fibrilas de celulose com l\u00e1tex de borracha natural e utilizar \u00e1gua como solvente, sem a necessidade de incluir outros produtos derivados do petr\u00f3leo. Outro exemplo \u00e9 o uso de nanofibrilas de baga\u00e7o de cana-de-a\u00e7\u00facar para aumentar a viscosidade de formula\u00e7\u00f5es \u00e0 base de \u00e1gua, como cosm\u00e9ticos. As nanofibrilas conseguem conferir alta viscosidade em baixa concentra\u00e7\u00e3o, comparada com as utilizadas em formula\u00e7\u00f5es com derivados de petr\u00f3leo.<\/p>\r\n

Exemplos como esses demonstram algumas das possibilidades da valoriza\u00e7\u00e3o de mat\u00e9rias-primas abundantes no Brasil, gerando novas tecnologias tanto de baixo custo como de alto valor agregado.<\/p>\r\n

Novas oportunidades com o Sirius<\/strong><\/p>\r\n

As pesquisas em celulose fibrilada no Pa\u00eds em breve ganhar\u00e3o um grande aliado: o Sirius. Algumas t\u00e9cnicas experimentais dispon\u00edveis na nova fonte de luz s\u00edncrotron brasileira ser\u00e3o especialmente importantes para investiga\u00e7\u00e3o desses materiais em multiescala, ou seja, desde alguns mil\u00edmetros at\u00e9 a escala de poucos nan\u00f4metros. \u201cIsso \u00e9 um diferencial, j\u00e1 que o material que estudamos \u00e9 multiescala por natureza, tanto a biomassa bruta quanto os novos materiais produzidos a partir das fibrilas de celulose\u201d, destaca Driemeier.<\/p>\r\n

O Sirius pode ajudar nos estudos desde a fase de obten\u00e7\u00e3o das nanofibras at\u00e9 a sua reconstru\u00e7\u00e3o em materiais funcionais. Na esta\u00e7\u00e3o de pesquisa Mogno ser\u00e1 poss\u00edvel produzir imagens por tomografia dos tecidos vegetais e acompanhar processos que ocorrem em fra\u00e7\u00f5es de segundo, como explica Nathaly Archilha, pesquisadora do CNPEM que coordena a constru\u00e7\u00e3o da linha Mogno: \u201c\u00c9 poss\u00edvel tamb\u00e9m criar um ambiente especial de amostra para submet\u00ea-la a condi\u00e7\u00f5es desejadas de temperatura, press\u00e3o ou corrente el\u00e9trica, por exemplo\u201d.<\/p>\r\n

Para a pesquisa de Juliana Bernardes, por exemplo, ser\u00e1 poss\u00edvel fazer tomografia em escala nanom\u00e9trica para acompanhar o processo de retirada da lignina. \u201cAt\u00e9 hoje pudemos observar com tomografia at\u00e9 500 nan\u00f4metros, mas gostar\u00edamos de ir pra uma escala menor e ver essas diferen\u00e7as\u201d, explica Juliana. A Mogno permitir\u00e1 observar estruturas at\u00e9 cinco vezes menores, de 100 nan\u00f4metros. Uma das possibilidades nessa nova escala \u00e9 localizar, por exemplo, a \u00e1gua nessas estruturas, a fim de otimizar processos de retirada ou de reutiliza\u00e7\u00e3o de \u00e1gua.<\/p>\r\n

Ainda para investiga\u00e7\u00f5es em nanocelulose fibrilada, ser\u00e1 poss\u00edvel usar o feixe de luz nanom\u00e9trico, dispon\u00edvel nas esta\u00e7\u00f5es de pesquisa Carna\u00faba e Cateret\u00ea, para verificar a orienta\u00e7\u00e3o e agrega\u00e7\u00e3o das fibrilas, buscando a produ\u00e7\u00e3o de um material mais robusto ou com propriedades desejadas. \u201cUsando o nanofeixe da linha Carna\u00faba, \u00e9 poss\u00edvel fazer tanto difra\u00e7\u00e3o quanto fluoresc\u00eancia de raio-X, que podem ser complementares no estudo deste material, em escala nanom\u00e9trica\u201d, destaca Douglas Galante, pesquisador do CNPEM e l\u00edder do grupo Carna\u00faba.<\/p>\r\n

Sobre o CNPEM<\/strong><\/p>\r\n

O Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) \u00e9 uma organiza\u00e7\u00e3o social supervisionada pelo Minist\u00e9rio da Ci\u00eancia, Tecnologia e Inova\u00e7\u00f5es (MCTI). Localizado em Campinas-SP, gerencia quatro Laborat\u00f3rios Nacionais \u2013 refer\u00eancias mundiais e abertos \u00e0s comunidades cient\u00edfica e empresarial. O Laborat\u00f3rio Nacional de Luz S\u00edncrotron (LNLS) est\u00e1, nesse momento, finalizando a montagem do Sirius, o novo acelerador de el\u00e9trons brasileiro; o Laborat\u00f3rio Nacional de Bioci\u00eancias (LNBio) atua na \u00e1rea de biotecnologia com foco na descoberta e desenvolvimento de novos f\u00e1rmacos; o Laborat\u00f3rio Nacional de Biorrenov\u00e1veis (LNBR) pesquisa solu\u00e7\u00f5es biotecnol\u00f3gicas para o desenvolvimento sustent\u00e1vel de biocombust\u00edveis avan\u00e7ados, bioqu\u00edmicos e biomateriais, empregando a biomassa e a biodiversidade brasileira; e o Laborat\u00f3rio Nacional de Nanotecnologia (LNNano) realiza pesquisas cient\u00edficas e desenvolvimentos tecnol\u00f3gicos em busca de solu\u00e7\u00f5es baseadas em nanotecnologia. Os quatro Laborat\u00f3rios t\u00eam, ainda, projetos pr\u00f3prios de pesquisa e participam da agenda transversal de investiga\u00e7\u00e3o coordenada pelo CNPEM, que articula instala\u00e7\u00f5es e compet\u00eancias cient\u00edficas em torno de temas estrat\u00e9gicos.<\/p>\r\n

Sobre o Sirius<\/strong><\/p>\r\n

Sirius \u00e9 um grande equipamento cient\u00edfico, desenvolvido no Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), organiza\u00e7\u00e3o social do Minist\u00e9rio da Ci\u00eancia, Tecnologia e Inova\u00e7\u00f5es (MCTI). Sirius \u00e9 composto por tr\u00eas aceleradores de el\u00e9trons, que t\u00eam como fun\u00e7\u00e3o gerar um tipo especial de luz: a luz s\u00edncrotron. Essa luz de alt\u00edssimo brilho \u00e9 capaz de revelar estruturas, em alta resolu\u00e7\u00e3o, dos mais variados materiais org\u00e2nicos e inorg\u00e2nicos, como prote\u00ednas, v\u00edrus, rochas, plantas, ligas met\u00e1licas e outros. Esta luz, emitida em um feixe extremamente brilhante e concentrado, permite a realiza\u00e7\u00e3o de pesquisas cient\u00edficas nas mais variadas \u00e1reas do conhecimento, com aplica\u00e7\u00f5es em campos, como sa\u00fade e medicamentos, explora\u00e7\u00e3o de petr\u00f3leo, bioqu\u00edmica, energia, nanotecnologia, agricultura, paleontologia, entre muitos outros.<\/p>\r\n

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Press Inquiries
<\/strong>Erik N. Medina
+55 19 3518-3138
erik.medina@lnbr.cnpem.br<\/a><\/p>\r\n

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