Projetos de Pesquisa

 

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Selma Elaine Mazzetto

Ciências Exatas e da Terra

Química
  • química fina - macromoléculas derivadas de biomassa vegetal nordestina: síntese, caracterização, produção de filmes finos e comportamento líquido cristalino aplicados no setor produtivo
  • Porfirinas e ftalocianinas são compostos macrocíclicos aromáticos que apresentam estruturas relativamente planares e rígidas. Estas macromoléculas apresentam aspectos que as tornam atraentes para a indústria em geral tais como: versatilidade sintética, estabilidade térmica, catálise homogênea e heterogênea, propriedade fotoquímicas, sistema π conjugado extenso e respostas elétricas ou magnéticas. Quando metaladas produzem mudanças significativas na sua simetria, onde o tamanho do cátion influencia na conformação do anel e, consequentemente, na estabilidade dessas macromoléculas. Os substituintes periféricos, assim como a metalação, também promovem mudanças nas características desta classe de substâncias, como proteção do macrociclo a destruição oxidativa (auto-oxidação), formação de dímeros, aumento do fator resposta a campos elétricos e/ou magnéticos etc. Trabalhos recentes têm mostrado que algumas porfirinas e ftalocianinas apresentam comportamento líquido cristalino, estando esta propriedade intimamente relacionada com o tamanho da cadeia periférica e com o metal inserido na cavidade central do macrociclo. Substituintes apresentando menos de 12 átomos de carbono, na quase totalidade dos casos, não possuem esta característica. Portanto, estas duas classes de compostos são membros importantes da família dos cristais líquidos discóticos, e a obtenção de novas estruturas com essas características passam a ser tema de grande relevância e interesse científico. Cientes dessa importancia, o Laboratório de Produtos e Tecnologia em Processos (LPT) vem desenvolvendo suas atividades de pesquisa com o objetivo de satisfazer as necessidades tecnológicas e inovadoras do setor produtivo, através de projetos voltados às necessidades reais do País, buscando sempre que possível o uso de matérias-primas de baixo impacto ambiental, minimizar gargalos operacionais, o ineditismo nos produtos e processos gerados, valoração e a competitividade industrial. Um exemplo desse desenvolvimento é o Cardanol: constituinte majoritário do Líquido da Casca da Castanha de Caju (LCC) obtido após agroindustrialização das Amêndoas da Castanha de Caju (ACC). O LCC é categorizado como um subproduto de baixíssimo valor agregado, de estocagem restrita e inviável em termos de descarte em função dos impactos ambientais negativos causados a atmosfera, lençóis freáticos e rios, devido aos seus constituintes secundários, especialmente o Cardol pela sua toxicidade. A exportação do LCC é totalmente dependente de cartéis americanos que o adquirem a preços irrisórios considerando suas potencialidades – atualmente é comercializado por US$ 300/t - para exploração de produtos de baixo valor agregado, como borrachas e lonas de freio. O foco é dar continuidade as pesquisas através da utilização da Química Fina como veículo tecnológico e inovador para o aproveitamento dessa biomassa renovável e biodegradável, encontrada exclusivamente no Nordeste do Brasil. Dessa forma, o projeto em questão tem como atividade fim dar continuidade as pesquisas já existentes nessa área no LPT, agora através do desenvolvimento de novos produtos, porfirinas assimétricas e ftalocianinas (base livre e seus análogos metalados) derivadas do cardanol, o que inclui a síntese e caracterização dessas estruturas, a produção de seus filmes finos, a investigação do comportamento líquido cristalino dessas macromoléculas e sua potencial aplicação em mostradores digitais: telas de televisão, computadores, relógios, dentre outros. Esse projeto é uma etapa subsequente de um projeto anterior, aprovado pelo CNPq – Chamada MCTI/CNPq no 14/2012, cujo foco central esteve em torno da obtenção de meso-porfirnas base livre e metaladas. Os resultados obtidos encorajaram a continuidade deste projeto, no aspecto em que todos os compostos investigados formaram fases líquido cristalinas com estrutura discótica colunar hexagonal (Colh), cujos domínios são esferulíticos. Os estudos também mostraram que a meso-porfirina base livre e o complexo porfirínico de Zinco formaram estruturas hexagonal colunar (Colh), as quais são características de cristais líquidos discóticos. Assim sendo, passa a ser de grande importância dar continuidade a estes estudos, agora investigando o comportamento das porfirinas assimétricas e ftalocianinas, ambas base livre e com seus análogos metalados, buscando quais as melhores estruturas para aplicação industrial. O ineditismo do trabalho, além da obtenção das moléculas e suas potencialidades industriais, está focado na origem dessas estruturas, biomassa vegetal regional, onde os constituintes periféricos conterão 15 átomos de carbono cada. A incorporação do cardanol, em função da extensão das suas longas cadeias alquílicas (C15), influenciará fortemente as propriedades eletrônicas do macrocíclo em decorrência da sua natural funcionalização, o que reflete diretamente no aumento da solubilidade das moléculas formadas, baixos pontos de fusão e, principalmente, alteração do estado de agregação, apresentando-se como excelentes candidatos na química supramolecular e na obtenção de filmes finos e cristais líquidos. Essas classes de moléculas vem se destacando, principalmente, pela versatilidade na aplicação nos mais variados setores industriais, indo desde processos de sensores a gás, terapia fotodinâmica, conversão de energia solar, catálise, células solares, até na elaboração de dispositivos moleculares. O projeto está estruturado na consolidação de estudos sobre os resíduos da agroindústria da castanha de caju, com alvo no desenvolvimento industrial, bens de consumo e de capital, a partir de resultados da pesquisa aplicada e do desenvolvimento tecnológico em laboratório. O Brasil é o maior produtor em Castanha de Caju em Casca, entretanto, não existe uma política em agregar valor aos produtos e processos da Química Fina originários desse agronegócio.
  • Universidade Federal do Ceará - CE - Brasil
  • 01/06/2017-31/05/2021