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Desenvolvimento de nanomateriais à base de lignina para aplicações sustentáveis dentro do conceito de biorrefinaria

Processo: 20/01007-2
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 29 de maio de 2020
Vigência (Término): 28 de maio de 2021
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química
Pesquisador responsável:Telma Teixeira Franco
Beneficiário:Lívia Beatriz Brenelli de Paiva
Supervisor no Exterior: Henning Joergensen
Instituição-sede: Núcleo Interdisciplinar de Planejamento Energético (NIPE). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Local de pesquisa : University of Copenhagen, Frederiksberg, Dinamarca  
Vinculado à bolsa:17/15477-8 - Desenvolvimento de um processo de pré-tratamento de baixa severidade para produção de oligossacarídeos de palha de cana-de-açúcar, BP.PD
Assunto(s):Biorrefinarias   Biomassa   Lignina   Materiais nanoestruturados

Resumo

A lignina é uma estrutura tridimensional amorfa, composta por unidades de fenilpropanóides derivadas de reações de acoplamento oxidativo dos álcoois p-coumaril, coniferil e sinapil. A natureza aromática, os diferentes grupos funcionais disponíveis para derivatização e a capacidade de participar de reações de oxidação mediadas por radicais torna a lignina atraente para obtenção de materiais customizados a fim de atender aplicações específicas. A expansão das atividades de biorrefinaria para produzir combustíveis renováveis e produtos químicos a partir de biomassa lignocelulósica aumentará consideravelmente a quantidade de lignina disponível, atualmente subutilizada para alimentar as caldeiras e gerar eletricidade, como ingrediente em adesivos ou aditivo em cimento. Portanto, é crucial desenvolver estratégias que explorem as ligninas em todo o seu potencial e gerem receita adicional para as biorrefinarias, melhorando a viabilidade econômica de todo o processo. Apesar das inúmeras aplicações de valor agregado, a estrutura química complexa e heterogênea, a baixa solubilidade e reatividade da lignina são considerados fatores que dificultam a sua utilização industrial. Entre as diferentes abordagens biológicas e químicas que podem ser exploradas no seu aproveitamento, os nanomateriais e nanopartículas à base de lignina são considerados campos promissores de aplicação. Neste contexto, o objetivo deste estudo é realizar modificações em ligninas provenientes de Biorrefinarias, a fim de gerar novos nanomateriais baseados em lignina, como por exemplo as nanopartículas de lignina com funcionalidades distintas que podem melhorar a interação com enzimas, encapsulamento de compostos bioativos, atuar como veículos de entrega de pequenas moléculas e agentes estabilizadores. Em particular, serão exploradas diferentes correntes ricas em lignina oriundas do processamento da palha da cana de açúcar durante a produção de biocombustíveis. Espera-se modificar a funcionalidade das ligninas de biorrefinaria em relação aos grupos funcionais de superfície, potencial zeta, tamanho e hidrofobicidade, caracterizar sistematicamente os novos nanomateriais obtidos empregando-se diferentes técnicas analíticas e investigar a relação entre a performance dos nanomateriais resultantes e a interação com moléculas alvos.