2014 – Atual
Desenvolvimento de processos sustentáveis em biorrefinaria: valorização da cadeia produtiva arrozeira
Descrição: O projeto “Desenvolvimento de processos sustentáveis em biorrefinaria: valorização da cadeia produtiva arrozeira”, aprovado sob âmbito do Edital SCIT nº 01/2014 e vinculado às ações do “Pólo de Modernização Tecnológica da Região Centro do Rio Grande do Sul”, conforme Plano de Trabalho aprovado pelos partícipes e constante no processo administrativo nº 314-25.00/14-8, bem como orbservância de parâmetros definidos pelo Banco Mundial. Atualmente, observa-se que a cadeia produtiva do arroz apresenta entraves para atingir sua sustentabilidade plena, principalmente por se basear na exploração econômica de um único produto (grão beneficiado), dando pouca importância ou até mesmo desconsiderando a possibilidade de exploração mais efetiva de seus coprodutos e resíduos (farelo, quirera e casca). Este fato leva à considerável desperdício produtivo, uma vez que o material desvalorizado e/ou descartado leva consigo densidade massiva de nutrientes e compostos bioativos com alto potencial de aplicação tecnológica em vários segmentos industriais, além de gerar grandes passivos ambientais. Porém, este cenário pode ser profundamente alterado com o uso de processos racionais e sustentáveis, seguindo as técnicas de conversão avançada que regem os princípios de biorrefinaria. Entendendo a necessidade premente de mudança deste cenário, formou-se o Grupo de Estudos em Biorrefinaria de Arroz – UFSM (relação de componentes no final deste documento), composto por pesquisadores de diferentes áreas de conhecimento, que têm como objetivo comum desenvolver processos para obtenção de novos produtos, os quais serão trabalhados desde sua eficiência tecnológica até suas aplicabilidades em distintos nichos de demanda de mercado. Inicialmente, propomos a atuação em dois grandes eixos de desenvolvimento de novos produtos: (I) Obtenção de concentrados de aminoácidos, agentes prebióticos e agentes antioxidantes, a partir do farelo de arroz, os quais serão direcionados para o mercado de insumos para nutrição animal, indústria alimentícia e cosmetologia. (II) Obtenção de ácidos orgânicos (levulínico, láctico, itacônico, succínico e fumárico) e biopolímeros (xilitol, 5-HMF, etc.) a partir da casca de arroz, os quais serão direcionados para as indústrias química, alimentícia e farmacêutica. Com o propósito de adaptar e melhorar a estrutura de nossos laboratórios, otimizando e agilizando a obtenção de resultados, estamos submetendo uma proposta para aquisição de equipamentos ao Edital Nº01/2014 – Programa de Apoio aos Pólos Tecnológicos, da Secretaria de Ciência, Inovação e Desenvolvimento Tecnológico do RS. Neste sentido solicitamos a vossa Instituição a manifestação de apoio ao projeto “DESENVOLVIMENTO DE PROCESSOS SUSTENTÁVEIS EM BIORREFINARIA: VALORIZAÇÃO DA CADEIA PRODUTIVA ARROZEIRA”, a fim de ressaltar a importância da viabilização dos estudos propostos para impulsionar a competitividade e fortalecer a cadeia produtiva arrozeira.
2014 – Atual
Produção de Ácidos Orgânicos a partir de Casca de Arroz – Projeto Pesquisador Gaúcho/Financiamento FAPERGS
Descrição: O contexto mundial na área de biocombustíveis, bioprodutos e biopolímeros destacam a grande importância da utilização de biomassas lignocelulósicas (em especial, residuais) como matéria-prima nos processos produtivos. Tais biomassas são fontes renováveis, abundantes, de carboidratos e possuem os atributos de matérias-primas passíveis de emprego em processos (bio)químicos. Os constituintes da lignocelulose da biomassa, entretanto, precisam ser segregados antes da (bio) conversão em substâncias químicas. Aqui, o conceito de biorrefinaria engloba a separação seletiva das frações constituintes, de acordo com suas características químicas e com o perfil dos produtos a serem obtidos. Este projeto objetiva desenvolver sequência otimizada de operações unitárias de cominuição, peneiração, lavagem e secagem da Casca de Arroz, para prepará-la para o processo hidrolítico; desenvolver método analítico cromatográfico para a identificação e determinação dos monossacarídeos, concomitantes e interferentes, gerados no processo hidrolítico, bem como dos AOs e demais co-produtos obtidos (aqui, ácido succínico, ácido itacônico, ácido levulínico e ácido lático); projetar e empregar equipamentos e técnicas alternativas para a execução de fermentação em ambiente estéril, em escala semi-micro (miniaturizada), incluindo a manipulação de fungos e bactérias fermentativas; utilizar metodologia experimental de planejamento fatorial e interpretação de resultados por meio de metodologias multivariadas, tanto para as hidrólises como para as variáveis do processo fermentativo, assim como para o processo analítico cromatográfico (validação); contribuir para o esforço nacional de formação de recursos humanos de alta qualificação em química analítica ambiental e industrial; contribuir para a produção científica nacional por meio da publicação de artigos científicos e participação em congressos nacionais e internacionais; contribuir para o esforço de desenvolvimento de salário e renda no estado do RS pelo desenvolvimento de alternativa econômica para o resíduo agrícola CA, bem como no sentido de mitigar crescente problema ambiental decorrente de sua disposição irregular.
2014 – Atual
Estudos analítico-ambientais avançados sobre contaminantes emergentes e bioprodutos
Descrição: Projeto Integrado de Bolsa de Produtividade.
2013 – Atual
Produção de Biodiesel e de Bioprodutos de Interesse Farmacológico e Tecnológico a Partir de Biomassa Úmida de Microalgas
Descrição: Chamada MCTI/CNPq Nº 56/2013.
2011 – Atual
Projeto Casadinho/PPGQTA/FURG
Descrição: Estabelecer Cooperação Acadêmica Inter-Regional Entre Grupos de Pesquisa em Química da FURG, UFSM e UNESP, para complementação de Competências e Infra-estrutura no sentido do Fortalecimento e a Consolidação das Linhas de Pesquisa do PPGQTA/FURG.
2010 – 2013
Bolsa de Produtividade do CNPq nível 1 D
Descrição: Desenvolvimento de Processos Avançados para a Destoxificação de Efluentes e a Conversão de Resíduos Industriais.
2008 – 2013
Identificação e Quantificação de Fármacos e Congêneres em Efluente Hospitalar
Descrição: Os efluentes hospitalares vêm ganhando cada vez mais a atenção de cientistas à medida que têm se tornado crescente problema ambiental e de risco à saúde pública. Nas últimas décadas, a atenção esteve voltada para os poluentes clássicos, porém com o uso crescente de fármacos, medicamentos e produtos de higiene pessoal e coletiva, constituído por substâncias ativas, novas causas de impactos ambientais vêm sendo registradas. Efluentes hospitalares, em países em desenvolvimento, de maneira geral, não recebem o tratamento adequado e, assim, atingem cursos de água que compõem importantes recursos hídricos que abastecem cidades, indústrias e a produção primária. Os medicamentos, por exemplo, não metabolizados por pacientes, alcançam águas de superfície e, consequentemente, o ambiente de entorno. Estudos mostram que hospitais, clínicas e estabelecimentos afins, geram efluentes com grande potencial genotóxico, em virtude das espécies químicas farmacêuticas presentes nestes efluentes (GIULIANI et al. 1996; KÜMMERER, 2000). Fármacos, como antibióticos, beta-bloqueadores e anti-inflamatórios, são utilizados em larga escala nestes estabelecimentos, atingindo cursos d’água na sua forma metabolizada ou in natura. Os fármacos, por sua persistência em águas de superfície, têm grande potencial poluidor como xenobióticos. Apesar da diluição, muitas vezes levada a níveis não detectáveis, sem uma adequada pré-concentração, nada garante que determinadas espécies não sejam bioacumuladas (GIULIANI et al, 1996). A busca por tecnologias, que minimizem o potencial poluidor de efluentes gerados nos mais diversos segmentos da saúde, sem gerar novos poluentes, é de grande interesse público, governamental e industrial. Tecnologias como fotocatálise, (foto) peroxidação, ozonização, eletrocoagulação, entre outros Processos Avançados de Oxidação (PAOs), vão ao encontro deste desiderato. A detecção, quantificação e monitoramento de fármacos e seus metabólitos em efluentes oriundo de clínicas, serviço.
2008 – 2013
Produção de Bioprodutos a partir de casca de arroz
Descrição: O LATER/Departamento de Química, nos últimos anos vem desenvolvendo pesquisas segundo o conceito de Biorrefinaria, ou seja, objetivando a obtenção de bioprodutos, com valor agregado, derivados da biomassa residual, bem como bioenergéticos, biomateriais e produtos classificados como intermediários da química fina. Procura desenvolver novas alternativas de aproveitamento de resíduos da biomassa vegetal, que, muitas vezes, têm sido descartados clandestina e irresponsavelmente no meio ambiente. Com o agravamento da crise energética e o aumento do preço do petróleo, somados à preocupação com a solução dos impactos ambientais diretos e indiretos com causa no uso intensivo de derivados de petróleo, novas fontes de energia e de matérias-primas para a indústria vêm sendo investigadas. No Brasil, a biomassa é a substituta natural para o petróleo (apesar das recentes descobertas no pré-sal), que, além de renovável, pode reduzir a crescente poluição atmosférica e tirar proveito do grande potencial de energia solar do país. Diversos tipos de resíduos lignocelulósicos estão disponíveis como subprodutos e resíduos da indústria em geral, dos quais sobressaem os rejeitos agro-florestais – que, se bem aproveitados, podem gerar energia, potência e insumos químicos, além de mitigar impactos ambientais. No Rio Grande do Sul (RS), uma das maiores fontes de resíduos agrícolas é o cultivo do arroz. Segundo o IBGE, mais da metade da produção brasileira (acima de 10 milhões de toneladas anuais de arroz), é gaúcha. Em nosso estado, são gerados como resíduos, anualmente, 1,2 milhões de toneladas de casca de arroz (CA). Tal rejeito da indústria de beneficiamento de grãos, em estudos acadêmicos, tem se revelado excelente alternativa para a produção de um leque de bioprodutos de alto valor agregado. Conforme pesquisas conduzidas no LATER, a CA pode ser utilizada, com vantagem, p.ex., como matéria-prima para a produção de ácido levulínico (AL) e xilitol, entre outros produtos de grande impor.
Projetos de desenvolvimento
2014 – Atual
Plataforma Gaúcha de Bioquerosene
Descrição: Este Projeto capitaneado pela Agência Gaúcha de Desenvolvimento Industrial do Governo do Estado do Rio Grande do Sul insere-se no Projeto maior Plataforma Nacional de Bioquerosene (instituído por Projeto de Lei aprovado pela Comissão do Meio Ambiente do Senado Federal), tem como objetivo desenvolver a produção de bioquerosene no estado do Rio Grande do Sul. Participam da Plataforma Gaúcha de Bioquerosene, além da AGDI/RS, a Refinaria de Petróleo Riograndense, a BOING, a GOL, a FURG/Rio Grande e outras instituições nacionais. Nesta fase preliminar procura-se estabelecer grupo multidisciplinar para desenvolver cadeia de valores integrada, pesquisa aplicada, produção de biomassa, logística, processamento industrial e distribuição final. O grupo de pesquisa do Laboratório de Pesquisa em Tratamento de Efluentes e Resíduos (LATER) da UFSM, parceiro do Laboratório de Análise de Compostos Orgânicos e Metais (LACOM) da FURG, participa do esforço de desenvolvimento de pesquisas de processos de produção de bioquerosene com base em matérias-primas da região.
2014 – Atual
Desenvolvimento de Processos Sustentáveis em Biorrefinaria: Valorização da Cadeia Produtiva Arrozeira
Descrição: A cadeia produtiva do arroz, um dos principais commodities agrícolas produzidos na região Sul do País, apresenta entraves para atingir sustentabilidade, principalmente por se basear na exploração econômica de um único produto (grão beneficiado), dando pouca importância ou até mesmo desconsiderando a possibilidade de exploração mais efetiva de seus coprodutos e resíduos (farelo, quirera e casca). Isto leva à considerável desperdício produtivo, uma vez que o material desvalorizado e/ou descartado leva consigo nutrientes e compostos bioativos com potencial de aplicação tecnológica, além de gerar grandes passivos ambientais. Somente de farelo de arroz, estima-se que anualmente sejam produzidos um milhão e meio de toneladas, que tem seu uso questionado na nutrição animal e humana devido à presença de substâncias antinutricionais como o ácido fítico (AF). A concentração de AF varia de 9 a 14% e representa forma de fósforo indisponível à espécies de estômago simples (humanos e animais monogástricos). Este antinutriente forma quelatos com metais di- e tri-valentes e outros compostos orgânicos reativos (ex. proteínas), reduzindo a biodisponibilidade. A fração protéica do farelo tem grande importância pelo elevado valor biológico, em especial, de aminoácidos essenciais como a lisina. Porém, o elevado teor de AF aliado à proporções consideráveis de fibras insolúveis, limitam seu uso na nutrição animal e humana. Por outro lado, a elevada produção anual de casca de arroz é um dos entraves para a cadeia arrozeira. Sua composição majoritária revela altos teores de celulose, hemiceluloses, lignina e sílica,que in natura, são constituintes de difícil aplicabilidade na agricultura e na pecuária. Anualmente são gerados mais de um milhão e meio de toneladas, que devido a seu baixo valor fertilizante e lenta degradação, se torna grande agente poluidor, constituindo sério problema ambiental nas regiões produtoras. Mas este cenário pode ser profundamente alterado com o uso de processos racionais e sustentáveis, seguindo as técnicas de conversão avançada que regem os princípios de biorrefinaria. Quanto ao farelo de arroz, o AF poderá ser extraído e usado como agente antioxidante em produtos alimentícios e cosmetologia, onde seus efeitos já são cientificamente comprovados. A fração protéica deste coproduto também poderá ser concentrada, originando um ingrediente de importante valor nutricional, tecnológico e comercial, para empresas alimentícias, de rações e para cosmetologia. Já a casca de arroz, pode gerar uma gama de bioprodutos como ácidos orgânicos (AOs), que são intermediários químicos de grande interesse industrial, com inúmeras aplicações nas indústrias química, alimentícia, farmacêutica e de biopolímeros. Entendendo a necessidade de desenvolver estudos que culminem em transferência de tecnologias eficazes para as indústrias arrozeiras, propõe-se atuação em dois grandes eixos de desenvolvimento de novos produtos: – Obtenção de concentrados de aminoácidos, agentes prebióticos e agentes antioxidantes, a partir do farelo de arroz, os quais serão direcionados para o mercado de insumos para nutrição animal, indústria alimentícia e cosmetologia. – Obtenção de AOs (levulínico, láctico, itacônico, succínico e fumárico) e bioprodutos (xilitol, 5- HMF, etc.) a partir da casca de arroz, estratégicos para as indústrias química, alimentícia e farmacêutica. Para garantir o adequado desenvolvimento da proposta, conta-se com o apoio do Instituito Rio Grandense do Arroz (IRGA) e da Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina (EPAGRI), como também com o apoio das empresas Ingal (Indústria Gaúcha de Alimentos Ltda.) e da firma Saly Engenharia Elétrica.