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A pesquisa se justifica pela urgência da crise ambiental contemporânea, que é impulsionada pela poluição generalizada de plásticos derivados de combustíveis fósseis. Isso exige uma transição imediata para materiais que sejam de base biológica, renováveis e biodegradáveis.
Neste cenário, o cânhamo industrial (Cannabis sativa L.) surge como uma matéria-prima estratégica e de potencial excepcional. A justificativa para sua escolha é dupla:
Sustentabilidade Agrícola: O cultivo do cânhamo é ambientalmente vantajoso, caracterizando-se pelo baixo consumo de água, mínima necessidade de pesticidas e uma alta capacidade de sequestro de carbono.
Potencial Tecnológico: Suas fibras são notavelmente ricas em celulose (55-72%), o polímero chave para o desenvolvimento de materiais avançados.
No entanto, o projeto identifica uma lacuna crítica: o verdadeiro salto tecnológico não está no uso das fibras brutas (como é comum atualmente), mas na desconstrução dessa biomassa em seus blocos nanométricos. A nanocelulose extraída do cânhamo possui propriedades notáveis, como alta resistência e grande área superficial.
A principal justificativa desta pesquisa é que a exploração da nanocelulose de cânhamo para o desenvolvimento de soluções de alto valor agregado — especificamente embalagens ativas (que estendem a vida útil dos alimentos) e aerogéis multifuncionais (para remediação ambiental) — ainda é incipiente.
Portanto, este projeto é altamente relevante para a Área de Ciências Ambientais, pois aborda de forma integrada a substituição de materiais poluentes, a valorização de uma cultura agrícola sustentável e o desenvolvimento de soluções inovadoras para segurança alimentar e remediação. A pesquisa avança o estado da arte ao propor uma "engenharia de materiais de baixo para cima", capaz de gerar produtos 100% biodegradáveis e fomentar uma bioeconomia regenerativa. Além disso, o projeto está diretamente alinhado à resolução de metas globais, contribuindo para os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) 9 (Inovação), 12 (Consumo Responsável), 13 (Ação Climática) e 15.

A metodologia proposta para desenvolver este projeto é dividida em quatro fases principais, alinhadas aos objetivos específicos:

Extração da Nanocelulose

• Primeiramente, a celulose é extraída das fibras de cânhamo pelo método do clorito para remover lignina e hemicelulose.

• Em seguida, duas rotas são aplicadas para obter nanoestruturas distintas:

• Nanocristais de celulose (CNCs): Produzidos por hidrólise com ácido sulfúrico.

• Nanofibrilas de celulose (CNFs): Obtidas por oxidação mediada por TEMPO.

• A caracterização dessas nanoceluloses será feita por Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Difração de Raios-X (DRX) e Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR).

Desenvolvimento dos Filmes para Embalagem

• Os filmes biocompósitos serão preparados pela técnica de Solution Casting.

• Nesse processo, diferentes concentrações de CNCs e CNFs serão dispersas em uma matriz polimérica biodegradável, como PVA (poli(álcool vinílico)) ou quitosana (CS).

• Serão realizados ensaios mecânicos (tração), análise da taxa de transmissão de vapor d'água (WVTR) e gases (GTR), e testes de atividade antimicrobiana.

Produção dos Aerogéis

• Os hidrogéis de nanocelulose serão preparados e, em seguida, submetidos à liofilização (freeze-drying) para obter criogéis porosos.

• A estrutura será analisada por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV).

• Serão testadas a capacidade de sorção de água (para aplicação em embalagens) e a capacidade de adsorção de corantes em solução aquosa (para tratamento de efluentes).

Análise de Sustentabilidade

• Será realizada uma avaliação qualitativa do ciclo de vida dos materiais desenvolvidos.

• O foco será a contribuição para a economia circular (como a valorização de resíduo agrícola e a biodegradabilidade) e o alinhamento com os ODS 9, 12, 13 e 15.

Metas (Objetivos)
As metas do projeto são os seus objetivos, divididos em geral e específicos:
Meta Geral: Desenvolver e caracterizar filmes para embalagens ativas e aerogéis multifuncionais a partir da nanocelulose extraída da biomassa de cânhamo industrial (Cannabis sativa L.). Além disso, avaliar o desempenho e o potencial de aplicação desses materiais para a resolução de problemas ambientais.
Metas Específicas:
Otimizar o processo de extração e purificação da nanocelulose (nanocristais e nanofibrilas) a partir de fibras de cânhamo, usando métodos de hidrólise ácida e oxidação mediada por TEMPO.
Desenvolver e caracterizar filmes biocompósitos à base de nanocelulose de cânhamo.
Produzir e caracterizar aerogéis e criogéis de nanocelulose de cânhamo por liofilização.
Analisar a contribuição do ciclo de vida dos materiais desenvolvidos para os princípios da economia circular e para o alcance dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da ONU.
Indicadores (Métricas de Avaliação)
Indicadores da Extração de Nanocelulose:
Caracterização morfológica e estrutural das nanoceluloses.
Análise por Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET).
Análise por Difração de Raios-X (DRX).
Análise por Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR).
Indicadores dos Filmes para Embalagem:
Medição das propriedades mecânicas (resistência à tração, Módulo de Young).
Medição das propriedades de barreira (taxa de transmissão de vapor d'água - WVTR e gases - GTR).
Avaliação da bioatividade através de testes de atividade antimicrobiana.
Indicadores dos Aerogéis:
Análise da estrutura porosa por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV).
Medição da densidade.
Medição da capacidade de sorção de água (para aplicação em embalagens).
Medição da capacidade de adsorção de corantes em solução aquosa (para remediação de efluentes).
Indicadores de Sustentabilidade:
Avaliação qualitativa do ciclo de vida dos materiais.
Análise da contribuição para a economia circular (valorização de resíduo agrícola, biodegradabilidade).
Verificação do alinhamento com os ODS 9, 12, 13 e 15.

Resultados (Impactos Esperados)
Os resultados são os impactos que o projeto espera alcançar:
Cientificamente: Ampliar o conhecimento sobre a aplicação da nanocelulose de Cannabis sativa L. em materiais avançados. Espera-se também a geração de dados robustos para publicações em periódicos de alto impacto.
Ambientalmente: Desenvolver alternativas 100% biodegradáveis e de fonte renovável aos plásticos. O projeto espera criar materiais com um ciclo de vida que pode apresentar um balanço de carbono negativo e auxiliar na regeneração de solos.
Social e Economicamente: Fomentar uma bioeconomia regenerativa. Além disso, agregar valor a uma cultura agrícola promissora (cânhamo) e oferecer soluções que podem reduzir o desperdício de alimentos e a poluição ambiental. Por fim, espera-se o alinhamento direto aos ODS 9 (Indústria, Inovação e Infraestrutura), 12 (Consumo e Produção Responsáveis), 13 (Ação Contra a Mudança Global do Clima) e 15 (Vida Terrestre).