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Otimização de pré-tratamentos de bagaço de cana-de-açúcar visando substratos promissores para a obtenção de nanocelulose cristalina

Processo: 16/22570-1
Modalidade de apoio:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de dezembro de 2017
Vigência (Término): 30 de novembro de 2018
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Camila Alves de Rezende
Beneficiário:Bruna dos Santos Botelho
Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Assunto(s):Materiais nanoestruturados   Bagaço de cana-de-açúcar   Biomassa
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:ácido-base | bagaço de cana-de-açúcar | Biomassa | Celulose Cristalina | pré-tratamento | Whiskers | Nanomateriais

Resumo

O bagaço de cana-de-açúcar é uma biomassa disponível em grande quantidade no Brasil (cerca de 200 milhões de toneladas/ano), sendo produzido como um resíduo das usinas de açúcar e álcool. Atualmente, essa biomassa tem sido subutilizada, mas novas ideias para seu aproveitamento têm surgido, como a produção de etanol de segunda geração e de whiskers e nanofibras de celulose para a preparação de materiais poliméricos compósitos com propriedades mecânicas aprimoradas. A obtenção de whiskers envolve, inicialmente, etapas de pré-tratamento, cujo objetivo é converter a biomassa in natura em um substrato rico em celulose cristalina, que possa depois ser hidrolisado para o isolamento dos whiskers. As possíveis estratégias e condições experimentais que podem ser usadas como pré-tratamentos são muito variadas e dependem do tipo de biomassa. Assim, o objetivo desse projeto é otimizar metodologias de pré-tratamentos ácidos e alcalinos sequenciais em bagaço de cana-de-açúcar, visando à obtenção de polpas ricas em celulose cristalina, que possam ser utilizadas futuramente para a preparação de whiskers. Na etapa ácida, será utilizado ácido sulfúrico (H2SO4) como reagente principal e, na etapa básica, será utilizado hidróxido de sódio (NaOH). A otimização dos pré-tratamentos tem como objetivo diminuir a concentração dos reagentes, a temperatura e o tempo de reação e aumentar a razão sólido/líquido. Os sólidos resultantes após cada etapa terão sua caracterização composicional determinada por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) e espectroscopia UV-VIS, o que permitirá determinar o enriquecimento da amostra em termos do teor de celulose. Já a cristalinidade das amostras será avaliada por difratometria de raios-X, sendo que índices de cristalinidade mínimos de 60% são necessários para o sucesso das etapas posteriores de hidrólise e isolamento dos whiskers de celulose. Com a melhor condição experimental determinada, serão preparados whiskers de celulose por hidrólise ácida, que serão caracterizados por microscopia eletrônica de transmissão. Essa etapa final de hidrólise não será otimizada e utilizará condições já estabelecidas previamente no grupo, mas será importante para validar as conclusões sobre a eficiência e otimização dos pré-tratamentos. Por fim, espera-se que os resultados obtidos com a otimização dos pré-tratamentos contribuam efetivamente com os demais projetos em andamento no grupo. (AU)

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