Pedro Carlos de Oliveira.

Processo 2016/17833-3 O presente projeto tem como objetivo sintetizar ésteres emolientes, muito utilizados em formulações cosméticas por atuarem como agentes de hidratação e restauração da oleosidade da pele, empregando lipase microbiana imobilizada em copolímeros à base de estireno magnetizados por co-precipitação de íons de Fe+2 e Fe+3 como catalisador. A proposta compreende o desenvolvimento de biocatalisadores magnéticos ativos e estáveis e sua utilização na produção de uma importante classe de ésteres carboxílicos, visando a aplicação no setor de cosméticos, especialmente para formulações cosméticas em skincare. Serão estabelecidas as melhores condições de síntese dos copolímeros magnéticos,visando obter um suporte híbrido com características adequadas para posterior imobilização das lipases microbianas. A imobilização será realizada por adsorção física, na qual serão estudados diferentes métodos de secagem do biocatalisador. Será realizada tanto a caracterização morfológica dos suportes sintetizados como também a determinação das propriedades bioquímicas e cinéticas dos derivados imobilizados obtidos. Em seguida, será avaliado o desempenho dos diferentes sistemas imobilizados em reações de esterificação em meio solvente, visando a síntese de ésteres de cadeia longa, que atuam como agentes emolientes na indústria de cosméticos.

Este projeto se propõe a enfrentar desafios tecnológicos colocados por uma nova concepção de biorrefinaria integrada, aproveitando sinergias entre os processos de produção dos dois mais importantes biocombustíveis no contexto brasileiro: bioetanol de 1ª e 2ª gerações, a partir cana de açúcar, e biodiesel, a partir de óleos vegetais e, também, de fonte microbiana. Para tanto, associam-se pesquisadores com larga experiência da área, de várias instituições do Estado de São Paulo: UFSCar (Departamento de Engenharia Química), UNICAMP (Faculdades de Engenharia Química e de Engenharia de Alimentos), USP (Escola de Engenharia de Lorena), EMBRAPA Instrumentação (São Carlos). Biocombustíveis líquidos de fontes renováveis são a "espinha dorsal" dessa biorrefinaria, baseada em rotas bioquímicas, mas moléculas de maior valor agregado têm sua produção igualmente estudada, pois contribuem de forma importante para a viabilidade do empreendimento. Em uma analogia com a indústria do petróleo, esta biorrefinaria seria equivalente a um parque refinaria-complexo petroquímico de 1ª a 2ª/3ª gerações. Até onde vai nosso conhecimento, a exploração das inúmeras sinergias que existem entre os processos de produção de biodiesel e bioetanol é ainda incipiente. A utilização de subprodutos hoje problemáticos, como o glicerol e a fração hemicelulósica da biomassa vegetal, a produção de biodiesel etílico (totalmente renovável), dentre vários outros exemplos, podem ter soluções tecnicamente mais eficazes se os processos de produção dos dois biocombustíveis forem pensados de forma integrada, entre si e com a produção de outras moléculas (como ácido 3-hidroxipropiônico, ácido aspártico, nanocelulose, carotenoides, biossurfactantes, dentre outras). Todas essas linhas de pesquisa são interligadas pela análise tecno-econômica dos processos integrados na biorrefinaria (encarada como um sistema complexo em macroescala), utilizando ferramentas avançadas da Engenharia de (Bio)processos e Sistemas que permitem retroalimentar aos grupos trabalhando experimentalmente metas a serem atingidas para que o processo global passe pelo crivo de uma análise econômica, ainda que preliminar. Paralelamente, técnicas de Biologia de Sistemas são utilizadas para estudar a fábrica celular, encarada como um sistema complexo em microescala. Finalmente, soluções definidas em microescala que, por exemplo, resultem em um microrganismo recombinante, irão interagir com o meio, dentro de biorreatores - os quais estão por sua vez inseridos no processo em macroescala. Desta forma, metodologias da área de engenharia de (bio)processos e sistemas podem proporcionar novos pontos de vista para análise dos fenômenos em micro e macroescalas. Tais metodologias irão auxiliar na definição da viabilidade tecno-econômica de soluções industriais - sem esquecer os aspectos relativos à sustentabilidade ambiental da solução proposta..

No desenvolvimento deste projeto, a enzima lipase será imobilizada por ligação covalente em suporte magnetizado de STYDVB. A primeira etapa do projeto será baseada na síntese das partículas magnéticas e imobilização das lipases de Burkholderia cepacia (BCL) e pseudomonas fluorescens (AK),bem como a caracterização morfológica e estrutural. A segunda etapa será direcionada para a determinação das propriedades físico-químicas e cinéticas dos derivados imobilizados e para a realização dos testes operacionais de esterificação e transesterificação.

Ampliar as rotas de produção de água de maneira economicamente sustentável e ecologicamente correta. Neste projeto está proposta a síntese de uma blenda polimérica de compostos a base de tanino com quitosana para utilização como coagulante físico-químico no tratamento de água bruta em Estações de Tratamento de Água. Os principais aspectos que serão abordados compreendem: (i) síntese de blendas a base de tanino e quitosana; (ii) estudo da melhor viabilidade de utilização destas blendas como coagulantes; (iii) comparação com coagulantes comerciais.

O presente projeto tem como objetivo aprimorar a tecnologia da síntese enzimática de biodiesel pela rota etílica. Tem-se como proposta a transesterificação enzimática de óleos vegetais com etanol em reator de leito fluidizado operando em fluxo contínuo, visando aumentar a produtividade do sistema, bem como obter biodiesel com propriedades adequadas à sua utilização como biocombustível. A produção de biodiesel por catálise enzimática tem o potencial de superar os problemas da tecnologia clássica com catalisador básico, apresentando como vantagens a ausência de produção de sabões, a facilidade de recuperação da glicerina (subproduto do processo) e o tratamento simplificado de efluentes não alcalinos. No desenvolvimento deste projeto, a enzima lipase será imobilizada em suporte híbrido sílica-álcool polivinílico (SiO2-PVA) obtido pela técnica sol-gel e quando necessário modificações das propriedades texturais do suporte serão efetuadas como estratégia de maximização do processo conduzido em reator de leito fluidizado, incluindo: alteração da granulometria; ativação com diferentes agentes de ativação; substituição do componente orgânico (β-ciclodextrina) e magnetização do suporte

Visando a ampliação das rotas de produção de biodiesel para que o biocombustível possa ser produzido de forma economicamente sustentável e ecologicamente correta, neste projeto está proposta a síntese de uma espuma de poliuretano (EPU) para a imobilização de células íntegras de Mucor circinelloides (4182) para serem utilizadas como biocatalisador na reação de etanólise do óleo de babaçu em reator de leito fixo e em regime contínuo. Os principais aspectos que serão abordados compreendem: (i) síntese da EPU utilizando formulação previamente selecionada com base na relação da biocompatibilidade do polímero com o micro-organismo e a retenção das células na espuma; (ii) crescimento in situ das células íntegras do fungo Mucor circinelloides (4182) previamente selecionado com base na melhor interação com a matriz e melhor potencial catalítico (nessa etapa serão avaliadas três formas geométricas para o suporte de EPU: cubos, cilindro e membranas); (iii) utilização da biomassa imobilizada como biocatalisador na transformação do óleo de babaçu com etanol em biodiesel utilizando reator de leito fixo e em regime contínuo

Neste projeto está proposta a síntese de uma EPU para a imobilização de células íntegras de Mucor circinelloides (4182) para serem utilizadas como biocatalisador na reação de transesterificação do óleo de babaçu com etanol em reator de leito fixo e em regime contínuo. Os principais aspectos que serão abordados compreendem: (i) síntese da EPU utilizando formulação previamente selecionada com base na relação da biocompatibilidade do polímero com o micro-organismo e a retenção das células na espuma; (ii) crescimento in situ das células íntegras do fungo Mucor circinelloides (4182) previamente selecionado com base na melhor interação com a matriz e melhor potencial catalítico (nessa etapa serão avaliadas três formas geométricas para o suporte de EPU: cubos, cilindro e membranas); (iii) utilização da biomassa imobilizada como biocatalisador na transformação do óleo de babaçu com etanol em biodiesel utilizando reator de leito fixo e em regime contínuo.

O presente trabalho teve por objetivo sintetizar espumas flexíveis de poliuretano e estudar seu desempenho como matriz para imobilização de células íntegras de micro-organismo com elevada atividade lipolítica (glicerol éster hidrolase ? E.C. 3.1.1.3). A biomassa imobilizada foi empregada como catalisador na síntese de biodiesel a partir do óleo de babaçu e etanol. Na primeira etapa do trabalho, foram avaliadas as condições de síntese das espumas de poliuretano e verificado a necessidade do uso dos catalisadores e surfactantes na formulação para se obter espumas com resistência a solventes e com poros bem distribuídos. Com o objetivo de controlar o diâmetro dos poros das espumas, foram sintetizadas sete espumas. Em três formulações foram utilizados poliois poliéter de diferentes massas moleculares, 1100g/mol, 3000g/mol e 6000g/mol com mesma agitação (2500RPM) e os produtos apresentaram poros de menores dimensões. Em outras três, duas utilizando o poliol com massa molecular de 3000g/mol e agitações de 500 RPM e 1500RPM, foram obtidas espumas com tamanho de poros diferentes e maiores que as anteriores; em outra formulação foi utilizado poliol de menor massa molecular (1100g/mol) e agitação de 500RPM, quando foi obtida espuma com tamanhos de poros diferentes das três primeiras formulações. Na ultima formulação foi utilizado um poliol poliéster e agitação de 2500RPM na qual o diâmetro de poros foi semelhante ao das três primeiras formulações. Todas as espumas foram caracterizadas quanto à densidade aparente, tamanho de poros, permeabilidade ao ar, grau de inchamento, quantidade de solvente absorvida pelo polímero e sorção de água. Nesta etapa foi verificada a eficiência da agitação para o controle da dimensão dos poros. Na etapa seguinte, as espumas sintetizadas e uma espuma comercial pré-selecionada e utilizada como controle, foram empregadas nas imobilizações das células íntegras de Mucor circinelloides. Foram avaliadas as atividades de hidrólise das biomassas imobilizadas e a quantidade de micélio adsorvido nas espumas. Na seqüência as células foram empregadas na etanólise de óleo de babaçu em meio contendo terc-butanol como solvente. Os resultados obtidos indicaram uma influencia do tamanho de poros e do tipo de poliol no rendimento da bioconversão. Elevados rendimentos foram obtidos com as espumas com poros de menores dimensões, sendo estas utilizadas em bateladas consecutivas com o objetivo de comparar as respectivas estabilidades operacionais. Ao se utilizar espuma com diâmetros de poros maiores, houve um aumento das conversões nas primeiras 24 horas, porém um comprometimento dos rendimentos finais na transesterificação. As espumas com poliol poliéter apresentaram boa biocompatibilidade com o fungo, destacando as espumas sintetizada com os poliois de massa molecular de 1100g/mol, por apresentar boa estabilidade operacional e a espuma com poliol de massa molecular de 6000g/mol, por apresentar o maior rendimento, cerca de 87%. Entre as espumas testadas aquela sintetizada a partir de poliéster não apresentou uma boa biocompatibilidade devido à inibição da produção da lipase intracelular na biomassa imobilizada. Os resultados obtidos indicaram que as espumas de poliuretano apresentaramm boas características para a imobilização de células de M. circinelloides e que as biomassas imobilizadas nestas matrizes apresentaram boas propriedades catalíticas. Palavras-chaves: Espumas de poliuretano. Imobilização de células. Biodiesel

O presente trabalho teve como objetivo estudar o efeito do ultrassom no pré-tratamento da lipase de Burkholderia cepacia (lipase PS), nas etapas de preparação do derivado imobilizado desta enzima em um suporte híbrido composto por sílica e β-ciclodextrina e na síntese de biodiesel utilizando o óleo de babaçu e etanol como matérias primas. Na primeira parte do trabalho foi realizada a caracterização do suporte híbrido polissiloxano-β-ciclodextrina (SiO2-βCD). Os resultados foram comparados com os dados de caracterização do suporte híbrido polissiloxano-álcool polivinílico (SiO2-PVA). Os derivados imobilizados e a lipase PS na sua forma livre foram caracterizados quanto aos seus parâmetros cinéticos (Km e Vmax) e estabilidade térmica (Kd) a 60 °C e quanto às suas propriedades morfológicas por meio das seguintes análises: microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de difração de raio-X (DRX), área superficial, tamanho e volume de poro (método BET) e termogravimetria (TGA). De um modo geral, o derivado imobilizado PS/SiO2-βCD apresentou um desempenho similar ao do PS/SiO2-PVA quanto a morfologia, propriedades cinéticas e térmicas e aplicação na etanólise do óleo de babaçu. Na segunda parte do trabalho estudou-se a influência do ultrassom na atividade hidrolítica da lipase livre, na preparação do derivado imobilizado e na reação de transesterificação. A atividade hidrolítica da solução enzimática (lipase PS) sonicada durante 2 h diminuiu em cerca de 40%. Os derivados imobilizados preparados tanto pelo método convencional (somente agitação magnética), como pela influência do ultrassom tiveram preservadas as suas características morfológicas e atividades hidrolíticas. Foi observada a possibilidade de redução nos tempos envolvidos nas etapas de preparação do derivado imobilizado. Na síntese de biodiesel, utilizando óleo de babaçu e etanol catalisada por PS/SiO2-βCD, na razão de 1:7 a 45°C o rendimento de transesterificação sob efeito de ondas ultrassonoras, teve uma redução de 67% no tempo de reação para um rendimento de 80% em relação a reação realizada por agitação magnética. A variação na razão molar não alterou significativamente o rendimento, pois em 8 h de reação no ultrassom, nas mesmas condições, o rendimento na razão de 1:4 e 1:10 foram respectivamente 68% e 55%. Palavras-chave: ultrassom, biodiesel, lipase PS, SiO2-βCD, óleo de babaçu, etanol

Ultrassonicação tem sido utilizada para acelerar a velocidade de numerosas reações químicas, por meio do fenômeno da cavitação originado pelas ondas ultra-sônicas. Embora o fenômeno dessas ondas venha sendo explorado com sucesso nas reações químicas, em reações catalisadas por enzimas têm sido muito pouco estudados. A ultrassonicação pode provocar mudanças interessantes nesses biocatalisadores com conseqüente redução nas limitações de transferência de massa e aumento de sua atividade de catálise. Das enzimas utilizadas nos processos biocatalisados,as lipases, são especialmente atraentes em função das suas diferentes aplicações comextrema simplicidade de processo, qualidade superior do produto final e excelente rendimento. Visando ampliar as rotas de produção de biodiesel, de modo a contribuir para a ampliação da sua produção a curto e médio prazo, o presente projeto tem como objetivo estudar o efeito do pré-tratamento por ultra-som na lipase de Burkholderia cepacia no desempenho da síntese de biodiesel etílico. A enzima pré-tratada e não pré-tratada será imobilizada no suporte híbridoconstituído de sílica-ciclodextrina (Tetraetilortossilicato/Beta-ciclodextrina - TEOS/Beta-CD),obtido pela técnica sol-gel. Serão estudadas duas técnicas de imobilização: (i) imobilização da enzima lipase de Burkholderia cepacia no suporte híbrido por adsorção; (ii) imobilização da enzima lipase de Burkholderia cepacia no suporte híbrido ativado por epicloridrina por ligação covalente. Os derivados imobilizados serão caracterizados quanto as suas propriedades físico-químicas, morfológicas, bioquímicas e cinéticas, bem como utilizados para mediar a síntese de biodiesel partir de óleos vegetais..

O crescimento esperado da demanda de biodiesel no mercado nacional para os próximos anos passa por uma evolução no sistema de produção de forma a torná-lo mais eficiente e ambientalmente favorável. Essa demanda, imprimiu também um caráter muito mais dinâmico ao já disputado mercado energético e alimentício, motivando investimentos consideráveis em ciência e tecnologia. Visando ampliar as rotas de produção de biodiesel, de modo a contribuir para a ampliação da sua produção a curto e médio prazo, o presente projeto tem como objetivo estudar a produção do biodiesel por transesterificação etílica de diferentes matérias primas lipídicas via catálise heterogênea (óxido metálico de transição suportado sobre óxidos mistos e lipases imobilizadas). Os melhores sistemas (catalisador/matéria-prima lipídica) serão utilizados para estudo cinético e de reator visando otimização do processo. Será também estudada a purificação e caracterização do produto..

Os recentes mecanismos de polimerização via radical livre controlada, têm permitido aos pesquisadores, a síntese de copolímeros em bloco em condições menos rígidas que as das iônicas vivas. Essas novas técnicas de polimerização, entre as quais destacam-se as mediadas por agentes de transferência de cadeia reversível, via mecanismo de adição-fragmentação (RAFT Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer), permitem que reações sejam conduzidas, praticamente, sob as mesmas condições das polimerizações radicalares convencionais, obtendo, todavia, polímeros com arquiteturas previamente calculadas, além de controle da massa molar e baixa polidispersidade. Apesar das vantagens que são esperadas para sistemas RAFT em meio disperso, a polimerização via RAFT em emulsão e miniemulsão ainda não conhece o mesmo sucesso que tem sido obtido em polimerizações em solução e massa. Problemas como a perda do controle da massa molar e da polidispersidade, formação de coágulos e separação de fase têm sido relatados, o que torna um desafio, a utilização da técnica de polimerização mediada por agentes RAFT em meios heterogêneos tais como a emulsão e a miniemulsão. Esse trabalho de pesquisa propõe a síntese de diferentes agentes RAFT, para posterior utilização em sínteses de copolímeros de bloco via polimerização em solução e via um novo processo de polimerização, ou seja, a miniemulsão. Em função do andamento do projeto, pretende-se ainda sintetizar macro-agentes RAFT, solúveis em água, para utilização em sínteses de látices catiônicos, aniônicos e não-iônicos, via polimerização em emulsão ab-initio.

Este projeto tem como objetivo principal desenvolver látices híbridos de estireno-butadieno (S/B) e estireno-acrílicos (S/A) reforçados com Montmorillonita (MMT) de origem brasileira. A idéia central neste projeto é sintetizar os copolímeros mencionados acima na presença da argila tal qual e modificada, empregando-se para isto as técnicas de polimerização em emulsão e miniemulsão. As seguintes estratégias estão sendo propostas para o desenvolvimento deste projeto: - Sistemas S/B-Montmorillonita: Para a síntese destes látices híbridos pretende-se trabalhar com polimerização em emulsão, adotando-se duas metodologias diferentes: adição da argila não modificada (MMT) na fase aquosa e adição de argilas modificadas (MMTO) na fase monomérica. Neste sistema estaremos avaliando a melhor condição de adição da nanocarga de maneira a garantir a esfoliação da mesma e formação do nanocompósito, sempre visando o menor custo em nível de processo industrial. - Sistemas S/A-Montmorillonita: Para estes sistemas estaremos trabalhando com miniemulsão que é uma nova técnica de polimerização e que tem sido empregada na síntese de látices híbridos. Foram estudadas diferentes vias químicas para a modificação da MMT para posterior adição ao meio reacional, junto com a fase monomérica. Para tornar a argila organofílica, foram testadas as seguintes vias químicas: modificação com sais quaternários de amônio ; modificação com monômeros catiônicos , para uma polimerização "in-situ", do tipo "grafting-from" e finalmente, modificação com ditioésteres funcionalizados, para a posterior polimerização "in-situ" via mecanismo RAFT (Reversible Addition-Fragmentation Transfert) , novo mecanismo de polimerização que permite o controle da massa molar e da composição química do polímero..

O objetivo nesse projeto é estudar a teoria e a técnica de modificação química do látex de borracha natural via polimerização em emulsão por sementes, empregando comonômeros e iniciadores hidrofílicos e hidrofóbicos. Estes látices modificados serão utilizados na formulação de novas blendas poliméricas e como modificadores de impacto em matrizes termoplásticas. Estes látices também serão empregados na preparação de nanocompósitos utilizando-se silica coloidal e argila como nanocarga...

O objetivo nesse projeto foi estudar a teoria e a técnica de modificação química do látex de borracha natural via polimerização em emulsão por sementes, empregando comonômeros e iniciadores hidrofílicos e hidrofóbicos. Estes látices modificados foram utilizados na formulação de novas blendas poliméricas e como modificadores de impacto em matrizes termoplásticas. Estes látices também foram empregados na preparação de nanocompósitos utilizando-se silica coloidal e argila como nanocarga..