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NANOCELULOSE VEGETAL DESPONTA COMO CURATIVO EFICAZ NO TRATAMENTO DE QUEIMADURAS

A celulose branqueada, produto de maior volume da Indústria de Celulose e Papel, vem se apresentando como uma solução inovadora para a medicina.

Um estudo realizado por Washington Luiz Esteves Magalhães, pesquisador da Embrapa Florestas, e por Francine Ceccon Claro, doutoranda em Engenharia e Ciência dos Materiais da Universidade Federal do Paraná (UFPR), mostrou que o polímero natural pode ser bastante eficiente no tratamento de queimaduras.

Os pesquisadores usaram a nanotecnologia para potencializar propriedades físicas e químicas e desenvolver um curativo voltado à recuperação da pele queimada. Os resultados mostraram que, por não ter porosidade, a membrana é adequada para aplicações como barreira. “A característica de translucidez favorece o acompanhamento da cicatrização sem a necessidade de retirada docurativo para avaliação da ferida”, pontua Francine. “A membrana de celulose vegetal é de fácil aplicação e manuseio e apresenta durabilidade e boa aderência à pele lesionada”, adiciona Magalhães. Outra vantagem é o custo de produção, que pode ser até mil vezes menor do que o de curativos disponíveis no mercado atualmente.

Na entrevista a seguir, os pesquisadores revelam como surgiu a ideia de realizar o estudo, dão detalhes técnicos sobre o desenvolvimento do trabalho e listam os resultados e as vantagens competitivas encontradas, além de traçarem um panorama sobre os próximos passos a serem concretizados e sobre o potencial da indústria de base florestal no amadurecimento da bioeconomia.

O Papel – Como surgiu a iniciativa de realizar o trabalho?

Washington Luiz Esteves Magalhães, pesquisador da Embrapa Florestas – O trabalho faz parte de um planejamento maior sobre biorrefi naria, considerando que indústria de polpação de celulose é, por vocação, uma biorrefi naria incompleta. É possível extrair celulose da biomassa fl orestal e utilizar a lignina para gerar energia, além de outros subprodutos que são usados em compostagem e algumas outras possibilidades. Temos trabalhado, portanto, para ampliar esta biorrefi naria, procurando outras aplicações para a lignina kraft, fi nos de madeira e também para a celulose. Já desenvolvemos algumas propostas neste sentido, como a produção do etanol de segunda geração usando como pré-tratamento variações do processo kraft. Também já trabalhamos com a produção de nanocelulose por hidrólise ácida e por eletrofi ação. No entanto, a produção de nanocelulose por desfi brilação mecânica nos parece ser a possibilidade mais sustentável e com maior facilidade de aumento de escala. Assim, estamos procurando por soluções que agreguem valor à celulose. Várias opções estão sendo desenvolvidas ou em desenvolvimento pelo nosso grupo de pesquisa, a exemplo do fertilizante nitrogenado de liberação lenta, mas de menor custo quando comparado ao demais produtos existentes no mercado, e a produção desta membrana celulósica para tratamento de queimaduras.

Francine Ceccon Claro, doutoranda em Engenharia e Ciência dos Materiais da Universidade Federal do Paraná (UFPR) – O intuito do trabalho era agregar maior valor à celulose, polímero natural de maior abundância. A ideia inicial, portanto, era obter um produto de nanocelulose que potencializasse as propriedades físicas do material. Buscamos uma aplicação na área médica, onde já existem diversos curativos comerciais de celulose bacteriana para o tratamento de queimaduras, e defi nimos como meta o desenvolvimento de um curativo de celulose vegetal semelhante aos curativos comerciais, a partir de uma fonte mais acessível de celulose.

O Papel – Na prática, como foi realizado o estudo? Quais foram os métodos adotados e quanto tempo levou para ser concluído?

Francine – De forma bem resumida, a nanocelulose foi obtida a partir da polpa branqueada por processo de desfi brilação mecânica. Porém, o primeiro desafi o foi desenvolver uma metodologia de obtenção dos filmes de forma simples e viável no laboratório, com os materiais que tínhamos disponíveis, pois precisávamos obter fi lmes uniformes e planos. Em seguida, esse material foi caracterizado física e quimicamente, avaliando se as propriedades obtidas eram adequadas para aplicação, como resistência para o processo de esterilização e fi xação na ferida. Após o processo de desenvolvimento e caracterização, foi necessário obter uma elevada quantidade do material para os testes in vivo, etapa em que foram avaliadas reação alérgica e efi ciência. Esse processo levou dois anos para ser concluído, porém ainda são necessários outros testes até a inserção do material no mercado.

Magalhães – A polpa branqueada é um produto comercial do tipo commodity e com alta produção no Brasil, o que já nos chamou a atenção para seu potencial. A produção levou em conta diversos indicadores de eficiência e sustentabilidade, como o equipamento para desfi brilação disponível no mercado internacional com menor consumo de energia. A produção do fi lme fi no, sem defeitos, deveria usar técnicas simples, e mais baratas possíveis, que pudessem ser facilmente escalonáveis, evitando que o fi lme enrugasse mesmo após a secagem e com resistência mecânica sufi ciente para a aplicação. Com a ajuda de parceiros (PUC-PR e Pós-graduação do Hospital Evangélico, em Curitiba-PR) fi zemos testes em laboratório, como o de reação alérgica e de efi ciência, com a metodologia sendo utilizada por médicos e veterinários.

O Papel – Quais foram os principais resultados encontrados e quais conceitos inovadores eles trazem?

Magalhães – São muitos os conhecimentos científicos que acumulamos e continuamos a acumular. Entre os exemplos, está a infl uência da composição química da polpa na carga superfi cial das fibras, na viscosidade do gel de nanocelulose, na qualidade do fi lme e no consumo de energia no moinho coloidal, além da modifi cação do curativo com nano partículas de prata (um biocida potente) e outras substâncias com propriedades curativas ou bactericidas. Mas a mais importante constatação foi que o fi lme tem um custo de produção muito baixo e pode alterar radicalmente o mercado de curativos celulósicos. Também realizamos os cálculos de custos e viabilidade econômica de um empreendimento para produzir estes curativos em maior escala. Como os curativos atualmente disponíveis no mercado são muito caros, uma pequena produção para os padrões das indústrias de polpação de celulose já pode viabilizar o negócio.

Francine – Os resultados da eficiência na cicatrização semelhantes aos apresentados pelo curativo comercial e ausência de rejeição ao material foram os mais promissores. O curativo comercial de celulose bacteriana é composto apenas de celulose, enquanto o filme de nanocelulose vegetal, por ser proveniente da polpa celulósica branqueada da Indústria de Papel, possui traços de lignina e em torno de 15% de hemicelulose. O trabalho mostrou que essa variação na composição do material não causou reações indesejadas no organismo. Pelo lado prático, significa que não precisamos purificar ou usar uma celulose de maior valor no mercado. Encontramos um material alternativo de baixíssimo custo, quando comparado aos curativos disponíveis no mercado.

O Papel – Por que o pinus foi a espécie escolhida como fornecedora da celulose estudada? Os resultados poderiam ser encontrados a partir de celulose de eucalipto também?

Francine – Começamos os estudos com a polpa branqueada de pinus porque achamos, nos primeiros testes, que esta celulose poderia produzir um filme com maior resistência mecânica, uma vez que ela possui maior peso molecular que a celulose proveniente do eucalipto. Mas essa diferença na resistência mecânica pequena e acaba não justificando a escolha.

Magalhães – Gostaríamos de testar a celulose do eucalipto, que apresenta a xilana como principal hemicelulose (na celulose de pinus a principal hemicelulose é a glucomanana), mas os custos das pesquisas são altos, com frequência, somos obrigados a fazer escolhas para diminui-los. Imaginamos que ela também servirá: ao menos sabemos preparar um curativo muito semelhante, apenas não f fizemos os testes in vivo para termos absoluta certeza se a diferença na composição química não causará reações adversas.

O Papel – Além do efeito semelhante ao dos curativos disponíveis no mercado e do baixo custo, o novo produto oferece outras vantagens competitivas frente às opções já existentes? Quais são os principais diferenciais em relação aos produtos que já são comercializados?

Francine – Os filmes são obtidos a partir da polpa celulósica branqueada, o mesmo material utilizado na obtenção do papel comum, com alta produção no Brasil. Trata-se, portanto, de uma matéria-prima de alta disponibilidade. No processo de desfibrilação mecânica e obtenção dos filmes, utilizamos apenas água como reagente, o que faz com que nosso maior custo seja a energia consumida pelo moinho no processo de desfibrilação. O tempo de obtenção da nanocelulose e do filme é de menos de um dia. Além do custo reduzido, temos a facilidade de produção com vantagem.

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Magalhães – Estamos pensando no atendimento a uma fatia do mercado ocupada pelos curativos celulósicos. Existem outras propostas de curativos, como os que são provenientes dos bancos de peles, nos quais o Hospital Evangélico tem maior expertise e também apresenta o maior volume. No entanto, os médicos não costumam usar essas peles nas regiões do corpo mais expostas, pois um dos pontos negativos deles é que a aparência não apresenta uma estética muito agradável. Nesses casos, os especialistas dão preferência ao uso dos curativos celulósicos. Comparados aos produtos disponíveis no mercado, o curativo de celulose vegetal apresentou desempenho ligeiramente superior, com a grande vantagem da redução de custos, fator que pode fazer uma diferença significativa para pacientes atendidos pelo Sistema Único de Saúde (SUS).

O Papel – Existem desafios a serem superados para a implantação prática dos resultados apontados pelo estudo?

Magalhães – Temos um projeto em parceria com o Instituto Senai de Inovação em Biossintéticos, do Rio de Janeiro-RJ, e com uma startup chamada Zynux, ligada à Globaltek, para vencer o próximo desafio: o aumento de escala. Com colaboração do Sebrae, o Senai está financiando, por meio de um edital competitivo de desenvolvimento, um projeto já em andamento para testar as opções de aumento para escala piloto. O principal desafio é saber se o filme produzido numa escala mais próxima da industrial ainda terá as propriedades que conseguimos em escala de laboratório. Também precisamos verificar se os cálculos sobre viabilidade econômica se confirmarão na prática. Além disso, os ensaios ainda serão realizados in vivo em animais cobaias – etapa que deverá levar dois anos até ser concluída e possibilitará chegar à última etapa: os testes clínicos em humanos, que possuem rígidos protocolos a serem seguidos.

O Papel – Finalizadas essas etapas, quais serão os desdobramentos futuros?

Francine – Pretendemos trabalhar futuramente com a adição de agentes cicatrizantes e bacteriostáticos para funcionalizar o curativo e aumentar o desempenho em situações com infecção grave. Já realizamos alguns testes com óleo essencial de calêndula e nanopartículas de prata. Eles se mostraram promissores, mas é importante destacar que ainda são necessários mais estudos para tornar esse processo viável.

O Papel – Pensando de forma mais ampla, qual é o potencial da nanotecnologia na almejada ampliação de portfólio da indústria de base florestal?

Magalhães – A nanotecnologia pode revolucionar qualquer área. O setor de base florestal não é exceção. Podemos produzir nanoestruturas a partir da biomassa florestal e encontrar aplicações novas ou substituir as já existentes com vantagens competitivas. Outra alternativa é usar nanoestruturas produzidas de outros materiais (como as nanopartículas inorgânicas ou os nanotubos de carbono, entre tantas outras possibilidades) para aplicações no setor de base florestal. De toda sorte, a nanotecnologia é mais uma ferramenta para transformarmos a indústria de base florestal em uma biorrefinaria com maior rentabilidade, tendo em vista que as fibras de celulose e a energia da lignina são os principais produtos.

O Papel – Já é possível mensurar quais gargalos deverão ser superados para que todas as produções (as atuais, de celulose e papel, e as de novos produtos) caminhem em paralelo? Ou seja, quais desafios práticos estão envolvidos nesse processo de consolidação de biorrefinarias ou de polos industriais, já vislumbrando produções em larga escala?

Magalhães – A principal ideia da biorrefinaria não é substituir os produtos do mercado já consolidados como a polpa de celulose, mas sim aumentar a rentabilidade do setor. É uma forma de pensar análoga à refinaria de petróleo: as principais commodities do petróleo são os combustíveis, mas o complexo é sustentado também pelos produtos com pequeno volume, mas de alto valor agregado, como os remédios e produtos químicos especiais. Ainda teremos muito trabalho pela frente para conseguirmos substituir ou criar novas tecnologias, processos e produtos para conseguir diminuir a dependência do petróleo. O setor de celulose e papel tem uma vocação natural para se transformar numa biorrefinaria. É preciso agregar agora os conceitos de economia circular e bioeconomia para mantermos o setor pujante por mais outro longo período. Não acreditamos que modificações disruptivas sejam fáceis de implementar, principalmente num setor de investimentos já realizados da ordem de muitos bilhões de dólares. Terão sucesso os empreendimentos que adicionarem mudanças em direção à produção de novos materiais e químicos para substituir produtos não sustentáveis com maior valor agregado, mas não necessariamente encontrar um outro processo ou produto que absorva toda a produção de polpa de celulose.

O Papel – Além dos desafios técnicos, o fortalecimento da demanda por esses novos produtos desponta como mais um aspecto a ser superado?

Magalhães – De modo geral, a demanda sempre existe se os preços forem competitivos. Aí sim estão os aspectos a serem superados: produzir materiais e produtos químicos com matéria-prima de origem florestal que possam substituir os já existentes no mercado de origem fóssil a preços competitivos. Para tanto, a velha receita de inovação e investimento no desenvolvimento de processos e tecnologias deve ser a resposta para a superação.