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Materiais baseados em matéria prima oriunda de fonte renovável

Processo: 12/00116-6
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de abril de 2012 - 31 de março de 2014
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Elisabete Frollini
Beneficiário:Elisabete Frollini
Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Polímeros (materiais)  Recursos renováveis  Fibras lignocelulósicas  Lignina  Celulose  Propriedades mecânicas 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:celulose | Fibras Lignocelulósicas | Lignina | Polímeros

Resumo

O tema deste projeto, o uso de matérias-primas renováveis a partir de diversos processos, atrai interesse mundial. Esta questão tem assumido uma importância ainda maior nos últimos anos devido à grande expansão que pode ser vislumbrada para biorrefinarias que produzem bioetanol. Pode-se esperar que diversas fibras lignocelulósicas serão cultivados em maior extensão que atualmente, em particular no Brasil devido à disponibilidade de ambos, terra e água. Os projetos atualmente em desenvolvimento, que terão continuidade no presente projeto proposto, consideram fibras lignocelulósicas obtidos de plantas com ciclos de crescimento curtos, e que são abundantes no país. Nas últimas décadas, grandes esforços foram feitos para o desenvolvimento de materiais poliméricos a partir de lignina, com o objetivo de encontrar novas alternativas para produtos oriundos da petroquímica. Atualmente, o uso de lignina assume uma maior importância devido ao fato de que é um subproduto de biorrefinarias, que produzem etanol a partir da celulose encontrada em fibras lignocelulósicas. A presença de anéis aromáticos fenólicos permite seu uso como macromonomeros na preparação de polímeros fenólicos, e a presença de grupos hidroxila (neste caso, tanto na lignina como na celulose) permite a sua utilização na preparação de poliuretanos, que já está sendo desenvolvido pela proponente e também faz parte da presente proposta. Além do benefício do uso de matérias-primas renováveis, tanto na elaboração da matriz (usando lignina) e no reforço (usando fibras lignocelulósicas), espera-se que a adesão fibra-matriz será favorecida devido à presença de grupos funcionais semelhantes na matriz e nas fibras, que contêm estruturas típicas de lignina. Para aumentar ainda mais a compatibilidade fibra-matriz (e, portanto, de intensificar a interação na interface fibra-matriz), as fibras também serão submetidas a tratamentos via adsorção de de agentes compatibilizantes (derivados de fontes naturais). Além disso, estudos têm sido desenvolvidos para a preparação de ésteres de celulose, considerando-se ésteres com diferentes comprimentos de cadeia. Com relação às aplicações, pretende-se utilizar os ésteres de celulose para obtenção de filmes e filmes-biocompósitos que serão preparados a partir de um dos sistemas de solventes utilizados na síntese desses ésteres, ou seja, LiCl/DMAc. Os filmes-biocompósitos serão preparados a partir de soluções mistas de ésteres e celulose, para que as potencialmente possíveis estruturas supramoleculares, que podem ser geradas pela auto-organização das cadeias de celulose neste meio, possam reforçar as matrizes de ésteres. Finalmente, fibras em nanoescala (para aplicação em filmes-biocompósitos) serão obtidas através de eletrofiação (electrospinning) utilizando solução dos principais componentes de fibras lignocelulósicas (celulose e lignina), entre outras matérias-primas. A caracterização das matérias-primas e seus derivados ocorrerá através de difração de raios X (XRD) Ressonância Magnética Nuclear (1H, 13C, 31P, NMR solução ou sólido, dependendo da amostra), análise térmica [análise termogravimétrica (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC)], microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM), resistência ao impacto à flexão (no caso de compósitos). Análise térmica dinâmico mecânica (DMTA) pode ser destacada como uma técnica importante a ser utilizada na caracterização de compósitos, filmes e filmes-biocompósitos, por via desta técnica de armazenamento e perda de módulos podem ser obtidos, bem como resistência à tração (no caso dos filmes), gerando informações importantes sobre as propriedades mecânicas dos materiais. (AU)

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Publicações científicas (17)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
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DE OLIVEIRA SANTOS, RACHEL PASSOS; RAMOS, LUIZ ANTONIO; FROLLINI, ELISABETE. Cellulose and/or lignin in fiber-aligned electrospun PET mats: the influence on materials end-properties. Cellulose, v. 26, n. 1, SI, p. 617-630, . (12/00116-6)
KASCHUK, JOICE JAQUELINE; SANTOS, DARLISSON DE ALEXANDRIA; FROLLINI, ELISABETE; CANDURI, FERNANDA; MELEIRO PORTO, ANDRE LUIZ. Influence of pH, temperature, and sisal pulp on the production of cellulases from Aspergillus sp. CBMAI 1198 and hydrolysis of cellulosic materials with different hemicelluloses content, crystallinity, and average molar mass. BIOMASS CONVERSION AND BIOREFINERY, v. 10, n. 2, p. 483-494, . (12/00116-6, 12/21576-5)
POLEZ, ROBERTA TEIXEIRA; MANZOLLI RODRIGUES, BRUNO VINICIUS; EL SEOUD, OMAR A.; FROLLINI, ELISABETE. Electrospinning of cellulose carboxylic esters synthesized under homogeneous conditions: Effects of the ester degree of substitution and acyl group chain length on the morphology of the fabricated mats. JOURNAL OF MOLECULAR LIQUIDS, v. 339, . (14/22136-4, 12/00116-6)
KASCHUK, JOICE JAQUELINE; LACERDA, TALITA MARTINS; FROLLINI, ELISABETE. Investigating effects of high cellulase concentration on the enzymatic hydrolysis of the sisal cellulosic pulp. International Journal of Biological Macromolecules, v. 138, p. 919-926, . (12/00116-6, 12/21576-5)
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DE OLIVEIRA SANTOS, RACHEL PASSOS; ROSSI, PATRICIA FERNANDA; RAMOS, LUIZ ANTONIO; FROLLINI, ELISABETE. Renewable Resources and a Recycled Polymer as Raw Materials: Mats from Electrospinning of Lignocellulosic Biomass and PET Solutions. POLYMERS, v. 10, n. 5, . (12/00116-6)
RAMIRES, ELAINE C.; MEGIATTO JR, JACKSON D.; DUFRESNE, ALAIN; FROLLINI, ELISABETE. Cellulose Nanocrystals versus Microcrystalline Cellulose as Reinforcement of Lignopolyurethane Matrix. FIBERS, v. 8, n. 4, . (12/00116-6)
DA SILVA, CRISTINA GOMES; FROLLINI, ELISABETE. Unburned Sugarcane Bagasse: Bio-based Phenolic Thermoset Composites as an Alternative for the Management of this Agrowaste. JOURNAL OF POLYMERS AND THE ENVIRONMENT, v. 28, n. 12, p. 10-pg., . (12/00116-6)
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DE OLIVEIRA SANTOS, RACHEL PASSOS; RAMOS, LUIZ ANTONIO; FROLLINI, ELISABETE. Cellulose and/or lignin in fiber-aligned electrospun PET mats: the influence on materials end-properties. Cellulose, v. 26, n. 1, p. 14-pg., . (12/00116-6)
CAVALCANTE PINHEIRO, FRANCISCA GLEYCIARA; LEITAO, RENATO CARRHA; FROLLINI, ELISABETE. Removing silica from oil palm mesocarp fibers. BIOMASS CONVERSION AND BIOREFINERY, . (12/00116-6)
PORTO, DEYVID S.; CASSALES, ANA; CIOL, HELOISA; INADA, NATALIA M.; FROLLINI, ELISABETE. Cellulose as a polyol in the synthesis of bio-based polyurethanes with simultaneous film formation. Cellulose, v. 29, n. 11, p. 22-pg., . (12/00116-6, 13/07276-1)
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FURLAN, DAIANA M.; MORGADO, DANIELLA LURY; DE OLIVEIRA, ADILSON J. A.; FACETO, ANGELO D.; DE MORAES, DANIEL A.; VARANDA, LAUDEMIR C.; FROLLINI, ELISABETE. Sisal cellulose and magnetite nanoparticles: formation and properties of magnetic hybrid films. JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH AND TECHNOLOGY-JMR&T, v. 8, n. 2, p. 2170-2179, . (13/07296-2, 12/00116-6, 13/01284-2, 09/54082-2)
DA SILVA, CRISTINA G.; DE OLIVEIRA, FERNANDO; FROLLINI, ELISABETE. Sugarcane Bagasse Fibers Treated and Untreated: Performance as Reinforcement in Phenolic-Type Matrices Based on Lignosulfonates. WASTE AND BIOMASS VALORIZATION, v. 10, n. 11, p. 3515-3524, . (12/00116-6)

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