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Novos solventes na química da celulose: síntese, propriedades e aplicações de eletrólitos quaternários de amônio para a dissolução, regeneração e derivatização de celulose

Processo: 16/22869-7
Modalidade de apoio:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de junho de 2017
Vigência (Término): 31 de maio de 2021
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Orgânica
Acordo de Cooperação: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Pesquisador responsável:Omar Abou El Seoud
Beneficiário:Marc Kostag
Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:14/22136-4 - Uso de solventes verdes e suas misturas na otimização de processos químicos, AP.TEM
Assunto(s):Celulose
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:celulose | derivatização de | eletrólitos de amônia quaternária | esteres mistos de celulose | esterificação homogênia | líquidos iônicos e suas misturas | propriedades de | Solvatocromismo | Química da celulose e derivados

Resumo

O processamento da celulose, o biopolímero renovável mais abundante na natureza, ainda apresenta algumas limitações. Em particular, a dissolução desse polissacarídeo ainda não é claramente entendida. Consequentemente, e devido à falta de solventes adequados, os derivados disponíveis são produzidos industrialmente usando processos heterogêneos (celulose intumescida/banho líquido). Isso dificulta a fabricação de produtos de alta qualidade, para os quais se deseja a reprodutibilidade de suas propriedades. O crescimento do interesse em tecnologias verdes e sustentáveis aumentou a demanda pelo desenvolvimento de novos solventes, mais eficientes que os atuais. Trata-se da dissolução física da celulose, ou seja, sem a formação de ligações covalentes entre a celulose e o solvente. No presente projeto, é apresentada uma nova classe de solventes para celulose baseados em eletrólitos quaternários de amônio (EQA) dissolvidos em solventes moleculares (SMs). Assim sendo, será sintetizada uma série de EQA, que serão dissolvidos em vários SMs e que terão sua eficiência de dissolução da celulose avaliada. As interações celulose-solvente serão investigadas a partir de uma detalhada caracterização físico-química das misturas EQA/SM e das soluções de celulose obtidas nessas misturas. Tais parâmetros, por exemplo, polaridade empírica e basicidade, serão determinadas usando sondas solvatocromicas. Com isso, espera-se otimizar a dissolução da celulose microcristalina e fibrosa. O melhor sistema(s) de solventes obtido será(serão) utilizado(s) na dissolução, regeneração da celulose e para a sua acilação homogênea e controlada, de modo a se obter ésteres mistos de ácidos carboxílicos com propriedades novas e únicas. (AU)

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Publicações científicas (12)
(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)
KOSTAG, MARC; GERICKE, MARTIN; HEINZE, THOMAS; EL SEOUD, OMAR A.. Twenty-five years of cellulose chemistry: innovations in the dissolution of the biopolymer and its transformation into esters and ethers. Cellulose, v. 26, n. 1, SI, p. 139-184, . (14/22136-4, 16/22869-7)
KOSTAG, MARC; DIGNANI, MARCELLA TEIXEIRA; LOURENCO, MATHEUS COSTA; BIONI, THAIS DE ALMEIDA; EL SEOUD, OMAR A.. Assessing cellulose dissolution efficiency in solvent systems based on a robust experimental quantification protocol and enthalpy data. HOLZFORSCHUNG, v. 73, n. 12, p. 1103-1112, . (17/06394-1, 14/22136-4, 16/22869-7)
EL SEOUD, OMAR A.; KOSTAG, MARC; POSSIDONIO, SHIRLEY; DIGNANI, MARCELLA T.; PIRES, PAULO A. R.; LOURENCO, MATHEUS C.. issolution of Silk Fibroin in Mixtures of Ionic Liquids and Dimethyl Sulfoxide: On the Relative Importance of Temperature and Binary Solvent Compositio. POLYMERS, v. 14, n. 1, . (16/22869-7, 14/22136-4)
EL SEOUD, OMAR A.; JEDVERT, KERSTIN; KOSTAG, MARC; POSSIDONIO, SHIRLEY. Cellulose, chitin and silk: the cornerstones of green composites. EMERGENT MATERIALS, . (16/22869-7, 17/06394-1)
KOSTAG, MARC; GERICKE, MARTIN; HEINZE, THOMAS; EL SEOUD, OMAR A.. Twenty-five years of cellulose chemistry: innovations in the dissolution of the biopolymer and its transformation into esters and ethers. Cellulose, v. 26, n. 1, p. 46-pg., . (16/22869-7, 14/22136-4)
KOSTAG, MARC; EL SEOUD, OMAR A.. Sustainable biomaterials based on cellulose, chitin and chitosan composites - A review. CARBOHYDRATE POLYMER TECHNOLOGIES AND APPLICATIONS, v. 2, p. 13-pg., . (14/22136-4, 17/06394-1, 16/22869-7)
EL SEOUD, OMAR A.; KOSTAG, MARC; JEDVERT, KERSTIN; MALEK, NAVED I.. Cellulose Regeneration and Chemical Recycling: Closing the ``Cellulose Gap{''} Using Environmentally Benign Solvents. MACROMOLECULAR MATERIALS AND ENGINEERING, v. 305, n. 4, . (17/06394-1, 14/22136-4, 16/22869-7)
EL SEOUD, OMAR A.; KOSTAG, MARC; JEDVERT, KERSTIN; MALEK, NAVED I.. Cellulose in Ionic Liquids and Alkaline Solutions: Advances in the Mechanisms of Biopolymer Dissolution and Regeneration. POLYMERS, v. 11, n. 12, . (14/22136-4, 16/22869-7, 17/06394-1)
KOSTAG, MARC; JEDVERT, KERSTIN; EL SEOUD, OMAR A.. Engineering of sustainable biomaterial composites from cellulose and silk fibroin: Fundamentals and applications. International Journal of Biological Macromolecules, v. 167, p. 687-718, . (16/22869-7, 14/22136-4, 17/06394-1)

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