102022024889 COMPOSIÇÃO E PROCESSO DE REVESTIMENTO DE MATERIAIS CELULÓSICOS
Depósito: 06/12/2022
Destaque: publicação em revista especializada
Inventor: JULIANA DA SILVA BERNARDES / DAIANE BATISTA DA SILVA / BRUNA POMIM MASSUCATO / RUBIA FIGUEREDO GOUVEIA
Titular: CNPEM - CENTRO NACIONAL DE PESQUISA EM ENERGIA E MATERIAIS (BR/SP)
Um grupo de cientistas brasileiros criou um tipo inovador de papel, feito a partir de fibras vegetais e látex natural, com potencial para substituir o plástico em embalagens. De acordo com o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), o material reúne alta resistência mecânica, impermeabilidade e propriedades antibacterianas, além de ser totalmente biodegradável e reciclável.
Juliana da Silva Bernardes é Pesquisadora no Laboratório Nacional de Nanotecnologia/CNPEM. Formou-se em química pela Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) em 2003. Seu doutorado em Ciências (2008), com ênfase em físico-química de coloides, foi realizado na UNICAMP com período sanduíche na Universidade de Lund na Suécia. Fez pós-doutorado na UNICAMP (2009-2011) e na Universidade de Estocolmo (2017). Professora associada aos programas de pós-graduação em nanociências e materiais avançados da Universidade Federal do ABC e em química da UNICAMP. Eleita membro afiliado da Academia Brasileira de Ciências (ABC) para o período de 2025-2029. Seu interesse de pesquisa envolve a conversão de biomassas, especialmente resíduos agrícolas, em materiais nanoestruturados. Para isso, são empregadas estratégias de agregação de nanopartículas em suspensões coloidais aquosas, permitindo um controle das propriedades finais dos materiais. Os principais objetivos incluem: (1) o desenvolvimento de métodos eficientes para a produção e processamento de nanomateriais; (2) a modificação e caracterização detalhada da superfície de nanopartículas, visando aprimorar suas funcionalidades; e (3) a investigação de fenômenos coloidais em nanoescala, com ênfase na estabilidade e nas interações entre partículas.
A pesquisa, conduzida por especialistas do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano/CNPEM) em colaboração com a Unicamp e a UFABC, foi publicada no periódico Chemical Engineering Journal. O novo papel é obtido por meio da interação eletrostática entre nanocelulose catiônica — extraída do bagaço da cana-de-açúcar — e o látex natural da seringueira. Essas substâncias, de cargas opostas, se atraem e formam camadas alternadas que conferem firmeza e estabilidade ao revestimento do material. Cada elemento tem uma função específica: a nanocelulose atua como barreira contra gases e óleos, enquanto o látex proporciona resistência à água. Segundo a pesquisadora Juliana Bernardes, do LNNano e coautora do estudo, os testes laboratoriais mostraram que o papel com cinco camadas reduziu em vinte vezes a passagem de vapor d’água e em quatro mil vezes a permeabilidade ao oxigênio. Além disso, atingiu o mais alto nível de proteção contra óleos e gorduras e eliminou mais de 99% das células da bactéria Escherichia coli em contato direto.
Os resultados indicam que a combinação entre nanocelulose e látex natural pode superar os revestimentos convencionais à base de polímeros sintéticos, dispensando o uso de compostos fluorados (PFAS), conhecidos por causar impactos ambientais e contaminação de solos e águas. De acordo com os pesquisadores, o novo papel tem grande potencial para uso em embalagens dos setores alimentício e cosmético. “Nosso objetivo foi oferecer uma alternativa sustentável que reduza a dependência de plásticos descartáveis”, afirma Juliana Bernardes. Diferentemente de outros tipos de papel impermeável, o material mantém sua capacidade de ser reciclado, podendo retornar ao ciclo produtivo sem perder suas propriedades originais, segundo o CNPEM.
A patente BR 102022024889-3, concedida ao Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), refere-se a uma composição e processo de revestimento de materiais celulósicos com propriedades de barreira e resistência aprimoradas. O invento consiste em aplicar sobre papel, cartolina ou outros suportes celulósicos camadas alternadas de nanocelulose catiônica e látex de borracha natural, ambos obtidos de fontes vegetais renováveis e biodegradáveis. A nanocelulose é produzida, preferencialmente, a partir do bagaço de cana-de-açúcar, podendo ser modificada com 2,3-epoxipropil trimetil amônio cloreto (EPTMAC) para adquirir carga positiva. O látex é proveniente da seringueira (Hevea brasiliensis). Essas camadas interagem eletrostaticamente, resultando em um revestimento firme, impermeável e com ação antimicrobiana, sem necessidade de polímeros sintéticos. O processo de fabricação envolve a deposição sucessiva de suspensões aquosas das duas substâncias, seguidas de secagem em condições ambientais, permitindo até nove camadas alternadas. Testes demonstraram elevada resistência à passagem de vapor d’água, oxigênio, óleos e graxas, além de propriedades antibacterianas associadas à nanocelulose catiônica. O material final apresenta toque agradável e não pegajoso, sendo reciclável e biodegradável. A patente tem validade de 20 anos, depositada em 06/12/2022 e expedida em 18/02/2025. Os inventores são Juliana Bernardes, Daiane Batista da Silva, Bruna Pomim Massucato e Rúbia Figueiredo Gouveia, integrantes do CNPEM, as mesmas pesquisadoras mencionadas no estudo divulgado pelo Chemical Engineering Journal.
O próximo desafio da equipe é ampliar a escala de produção. “Para levar essa tecnologia à indústria, é essencial firmar parcerias com empresas interessadas. (...) As estimativas indicam um custo competitivo em comparação com as resinas poliméricas tradicionais”, acrescenta Bernardes. O projeto contou com uma equipe multidisciplinar de especialistas em química, engenharia química e biologia, que atuaram no desenvolvimento das camadas, no processo de deposição e na avaliação antimicrobiana. Financiado pela Fapesp e pelo CNPq, o trabalho já resultou em um pedido de patente no Brasil. “A integração entre diferentes áreas do conhecimento foi fundamental para transformar uma proposta de laboratório em um material com real potencial de aplicação industrial”, conclui a pesquisadora.
Resumo: 102022024889 A presente descrição se refere a composições de revestimento de material celulósico compreendendo múltiplas camadas, incluindo camadas a base de celulose ou celulose modificada e camadas a base de látex de borracha natural. A composição de revestimento tem como finalidade conferir ao material celulósico de base resistência a óleo, graxa, água e vapor d'água. Também é objetivo da composição de revestimento conferir resistência microbiana quando utilizado celulose nanofibrilada catiônica e um acabamento sensorial adequado do produto final, com toque não pegajoso.
Referências:
Artigo: Electrostatic complexation of cationic nanocellulose and natural rubber latex for the development of multifunctional paper packaging
Autores: Daiane B. Silva, Bruna P.M. Ramasini, Alex J.M. Comodaro, Rubia F. Gouveia, Nadia M.V. Sampaio, Juliana S. Bernardes
Revista: Chemical Engineering Journal
Vol.: 523, 168186, 2025
DOI: 10.1016/j.cej.2025.168186
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S138589472509028X
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=15759103000
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