Cientistas criam processo inovador que gera compostos químicos de alto valor agregado
Wilson Galvão – AGIR/UFRN
Fotos: Cícero Oliveira – Agecom/UFRN
Um invento permite transformar a vinhaça, um resíduo industrial problemático da indústria sucroalcooleira, em matéria-prima valiosa com diversas aplicações. Uma delas é a produção do ácido 2,5-furandicarboxílico (FDCA), composto usado como precursor de bioplásticos biodegradáveis, como o polietileno furanoato (PEF), alternativa ao polietileno tereftalato (PET). Outro exemplo é o 5-hidroximetilfurfural (HMF), insumo utilizado na fabricação de biocombustíveis e bioquímicos.
A orientadora da pesquisa que resultou na tecnologia, Elisama Vieira dos Santos, destaca ainda a possível utilização da invenção na síntese do ácido vanílico, amplamente empregado nas indústrias alimentícia, cosmética e farmacêutica. “São exemplos de compostos químicos de alto valor agregado, os quais conseguimos obter com o uso de tecnologias eletroquímicas que dispensam reagentes perigosos”, explica a professora da Escola de Ciência e Tecnologia (ECT).
Ela contextualiza que a vinhaça é um resíduo líquido da produção de etanol, rico em matéria orgânica, gerado em grande volume e que representa atualmente um sério desafio ambiental. Para se ter uma ideia, a cada litro de álcool produzido, são gerados de 12 a 13 litros de vinhaça. Elisama acrescenta que o processo patenteado resolve parte desse problema ao valorizar o resíduo, transformando-o em insumos úteis e sustentáveis. “Além disso, utiliza energia renovável, como a energia fotovoltaica, e oxidantes produzidos de forma verde, sem gerar subprodutos tóxicos, reforçando os princípios da química verde e da economia circular”, pontua.
O depósito do pedido de patente foi realizado pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) junto ao Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI) no mês de agosto e recebeu o nome Processo verde para extração de compostos furânicos e fenólicos a partir de vinhaça com S₂O₈²⁻ ou H₂O₂ eletrossintetizados. O desenvolvimento dos estudos contou ainda com a participação de Thalita Medeiros Barros, Jussara Câmara Cardozo e Carlos Alberto Martínez Huitle, em uma colaboração entre o Programa de Pós-Graduação em Química (PPGQ/UFRN) e o Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química (PPEQ/UFRN), com apoio de projetos aprovados pelo CNPq.
Thalita Medeiros Barros, aluna de doutorado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química da UFRN, atualmente realiza estágio doutoral no Max Planck Institute for Chemical Energy Conversion (Alemanha). Ela atuou na execução experimental, nas análises cromatográficas e na definição das condições ideais para a conversão seletiva dos compostos derivados da vinhaça.
Já Jussara Câmara Cardozo, atualmente em estágio de pós-doutorado na Universidad de Castilla-La Mancha (Espanha), contribuiu para a concepção e otimização dos parâmetros eletroquímicos e térmicos do processo, bem como para a interpretação dos resultados e o aprimoramento das etapas de extração. Enquanto isso, Carlos Alberto Martínez Huitle e Elisama Vieira dos Santos são responsáveis pelo desenvolvimento do sistema de eletrossíntese dos oxidantes verdes, persulfato e peróxido de hidrogênio, fundamentais para promover reações de oxidação seletivas e ambientalmente sustentáveis.
O grupo ressalta que a tecnologia desenvolvida tem potencial impacto em setores como confecção de embalagens plásticas, cosméticos e produtos de higiene, indústria alimentícia e aromatizantes naturais, biocombustíveis e produtos químicos verdes. O FDCA, por exemplo, é o principal precursor do polietileno furanoato (PEF), um biopolímero que pode substituir o PET utilizado em garrafas de refrigerante, embalagens de alimentos e filmes plásticos. Outro produto de destaque no processo, o HMF, é um composto-plataforma usado na produção de biocombustíveis líquidos, solventes ecológicos e precursores de polímeros. Já o ácido vanílico, um dos compostos produzidos pelo processo, possui ação antioxidante e antimicrobiana, o que o torna um ingrediente valioso em cremes, perfumes, sabonetes, loções e protetores solares.
Transição para produção em escala piloto
O docente do Instituto de Química, Carlos Alberto Martínez Huitle, frisa que o processo descrito na patente já foi comprovado experimentalmente em escala laboratorial no Laboratório de Eletroquímica Ambiental e Aplicada (LEAA) da UFRN, unidade que possui ampla experiência no desenvolvimento e validação de tecnologias eletroquímicas. Ele assinala que a tecnologia atualmente se encontra em fase de prova de conceito, com TRL entre os níveis 3 e 4, estágio em que os fenômenos fundamentais foram comprovados em laboratório e o sistema opera de forma estável em condições controladas.
Carlos Alberto destaca ainda que, no momento, o grupo trabalha na transição para a escala piloto, desenvolvendo protótipos modulares capazes de operar com maiores volumes de vinhaça e diferentes configurações de eletrodos. Além disso, a equipe realiza testes comparativos de durabilidade e eficiência de diferentes eletrodos e membranas, simulando condições reais de operação.
“Esses experimentos visam aprimorar o desempenho do sistema e reduzir os custos de manutenção, garantindo viabilidade técnica, econômica e ambiental em futuras aplicações comerciais. Cabe destacar que o processo é modular, podendo ser aplicado de maneira descentralizada em sistemas de eletrorefinaria de biomassa”, descreve. O que Carlos caracteriza é reforçado por Elisama: o grupo tem se concentrado em aprimorar a geração eletroquímica dos oxidantes verdes, utilizando diferentes configurações e materiais, com o objetivo de aumentar a eficiência energética, a seletividade das reações e o rendimento dos produtos de interesse.
“Outro foco de atuação do Laboratório é a integração da eletrossíntese verde com processos de geração de hidrogênio, aproveitando a eletrólise simultânea como estratégia para aumentar a eficiência energética global. Dessa forma, o grupo explora a sinergia entre duas frentes estratégicas, a produção de oxidantes e de hidrogênio, dentro de um mesmo sistema, alinhando-se às tendências atuais da química sustentável e da economia circular. Essas pesquisas fazem parte de uma linha contínua de investigação do LEAA voltada à valorização de resíduos agroindustriais e à produção de insumos químicos sustentáveis”, contextualiza a professora.
Patentear
Para o grupo do LEAA, o depósito dessa patente representa um marco acadêmico e científico para a UFRN, refletindo a capacidade da instituição de transformar pesquisa de laboratório em inovação tecnológica concreta. Para eles, do ponto de vista científico, o invento representa um avanço importante ao propor uma rota sustentável, alinhada aos princípios da química verde, para a valorização da vinhaça por meio da eletrossíntese verde de oxidantes, em uma abordagem que combina química verde, engenharia eletroquímica e economia circular. O pedido passa, então, a integrar a Vitrine Tecnológica da UFRN, grupo de ativos industriais protegidos pela Universidade, que conta atualmente com mais de 800 itens.
Fazer a notificação de invenção, por meio do Sigaa, na aba Pesquisa, é o primeiro passo para cientistas interessados em patentear uma descoberta, fruto de alguma pesquisa com sua participação. Na UFRN, cabe à Agência de Inovação da Reitoria (Agir) oferecer suporte aos inventores durante o processo de pedido de patenteamento. “Aqui na Agência damos suporte nesse processo, bem como intermediamos a participação de pesquisadores em mentorias do INPI.
O apoio que oferecemos a alunos, docentes e pesquisadores abrange orientações sobre o que pode ou não ser patenteado, de acordo com a Lei nº 9.279/96. Além disso, ofertamos apoio para realizar a transferência da tecnologia desenvolvida para empresas interessadas na sua comercialização. Mesmo as tecnologias que não puderem ser patenteadas podem ser transferidas por meio do licenciamento de know-how, conceito que abrange um conjunto de experiências, conhecimentos e habilidades voltadas à produção de um produto ou artefato”, explica o diretor da Agir/UFRN, Jefferson Ferreira de Oliveira.
Ele acrescenta que a unidade conta com a parceria dos inventores para a proteção dos ativos de propriedade industrial, aproveitando as listas de contatos dos cientistas e o conhecimento acumulado nas áreas tecnológicas em que atuam, o que os coloca em situação privilegiada na identificação de potenciais licenciados. “A Agir irá trabalhar para expandir a rede de relacionamentos nas áreas de interesse da UFRN, por meio do cultivo de uma boa relação com os parceiros e licenciados existentes, networking pessoal, pesquisas de mercado, eventos do setor, entre outras ações”, afirma Jefferson de Oliveira. LEIA NO PORTAL UFRN
