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Uso industrial da nanocelulose

Estudos ao redor do mundo apontam a versatilidade de uso e uma combinação única de propriedades físicas da nanocelulose.

A nanocelulose vem atraindo a atenção do mundo todo por sua versatilidade de uso e uma combinação única de propriedades físicas, químicas e biológicas semelhante a grãos de arroz, no formato de nanocristais, mas 200 mil vezes menor, o material, ao ser adicionado, contribui para propriedades com excelente resistência mecânica, sem prejudicar a leveza e a biodegradabilidade.

Crédito: Joana Silva

O campo de aplicação é vasto, pode incluir o mercado de cimento e compósitos, têxteis e não tecidos, papel e embalagens, produtos alimentícios, cosméticos e produtos de higiene pessoal, materiais de filtros, entre outros.

Por tamanha diversidade, o mercado global de nanocelulose é projetado por empresas de consultoria internacional em US$ 2 bilhões até 2030. A Europa se destaca como o maior mercado de nanocelulose e também o de mais rápido crescimento.

Estudos

Pesquisas em muitos dos campos nos quais a nanocelulose pode ser aplicada foram conferidas no IV Workshop Brasileiro de Nanocelulose, realizado em agosto, em São Carlos (SP).

A pesquisadora Henriette Azeredo, coordenadora do evento por parte da Embrapa Instrumentação, diz que um dos trabalhos contemplados aborda o uso de nanomateriais de celulose de palha de cana-de- açúcar para agregar valor a diferentes aplicações.

A Companhia Nacional de Abastecimento (Conab) estima a safra 20022/23 em quase 600 milhões de toneladas de cana-de-açúcar, o que pode gerar uma quantidade significativa de subprodutos, como a palha da cana que tem alto teor de celulose.

A conversão da palha em nanocelulose pode ser uma alternativa promissora para agregar valor a esse fluxo secundário. O estudo está sendo desenvolvido em parceria entre a Embrapa Instrumentação e a UFSCar.

Diversidade

O professor André R. Fajardo, da Universidade Federal de Pelotas (UFPel), Rio Grande do Sul, falou de celulose e outros polissacarídeos como plataforma universal para design de materiais, enquanto a professora Rosiane Cunha da Unicamp (Campinas – SP) discutiu a modulação da digestão pela aplicação de nanocelulose para estabilizar emulsões de Pickering.

A produção e aplicações de nanofibrilas de celulose em diferentes contextos pensados foi tratada pelo professor Gustavo Henrique Denzin Tonoli, da Universidade Federal de Lavras (Lavras – MG). O professor Holmer Savastano Jr, da Universidade de São Paulo (USP), abordou os desafios e conquistas de nanofibras lignocelulósicas em materiais cimentícios.

Já a professora Juliana Bernardes, do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em Campinas (SP) contou como a lignina adere à celulose baseando-se em provas experimentais e de aprendizado de máquina e simulações de molecular.

As contribuições internacionais ficaram por conta de palestrantes de instituições de três países: o Canadá, a Finlândia e a França. O professor Orlando Rojas, do Instituto de Bioprodutos, da Universidade da Columbia Britânica (UBC), em Vancouver, Canadá, apresentou estudos de caso sobre o nexo entre nanocelulose, água e energia.

A aplicação da nanocelulose como adesivo estrutural em materiais e sistemas superestruturados foi abordada pelo pesquisador Bruno D. Mattos, da Universidade Aalto, Finlândia.

Já a professora Tatiana Budtova, da Universidade Mines ParisTech, associada ao Centro Nacional de Pesquisa Científica (CNRS, na sigla em francês), na França, traçou um panorama geral da estrutura, propriedades e aplicações dos aerogéis de celulose II, incluindo uma discussão dos problemas atuais e perspectivas.

O professor Michael KC Tam, do Instituto de Nanotecnologia da Universidade de Waterloo, no Canadá, abordou as estratégias de funcionalização dos nanocristais de celulose (CNC) para conferir propriedades competitivas críticas nas aplicações. Além disso, exemplificou as várias origens derivadas da transformação de nanomateriais em plataformas que atendem a alguns dos requisitos e desafios do mercado. Os exemplos incluem tratamento de águas residuais, sistema antimicrobiano, tintas e cargas condutoras, agricultura e coleta de água.

Origem

A celulose é uma molécula presente em vários organismos, predominantemente em plantas, e sua forma nanoestruturada pode se dar em nanofibrilas (CNFs) ou nanocristais (CNCs).

As CNFs têm forma de espaguete, mais flexíveis, enquanto as CNCs são semelhantes a grãos de arroz e de estrutura mais cristalina de escala nanométrica. Ambas podem ser básicas de qualquer fibra vegetal. Entre elas estão cascas de coco e de arroz, algodão, eucalipto, e até de resíduos como madeira de reflorestamento descartada pela indústria.

Para o professor Antonio José Félix de Carvalho, da Escola de Engenharia de São Carlos/USP, um dos coordenadores do evento, a celulose no formato nanofibrilada está em evidência e já é produzida por diversas empresas em escala piloto.

“Esse material tem grande potencial para aplicações diversas na substituição de diversos materiais convencionais tais como os plásticos sintéticos e pesquisas têm sido realizadas em diversas áreas, desde eletrônica passando por embalagens e aplicação na indústria automobilística, entre outras”, afirma.

Segundo ele, a produção anual global de biomassa supera os estoques garantidos de petróleo, devendo ser considerado o desenvolvimento de novos materiais a partir da celulose. O professor lembra que o Brasil é o maior produtor mundial de celulose de eucalipto e ainda dispõe de um grande estoque de celulose que não é aproveitado da cana-de-açúcar, cuja indústria também é uma das maiores do mundo.

“Essas duas culturas dão uma dimensão da proteína que a celulose deveria ter para o Brasil e demonstram a importância que as nanoceluloses não terão futuro internamente”, avalia. Carvalho diz que países com potencial muito menor de produção da celulose têm despendido grandes esforços no desenvolvimento estratégico de alternativas ao petróleo como fonte, ou seja, de matéria-prima básica, “Um dos novos materiais que tem tido grande atenção são as nanoceluloses”, reforça.

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