Pesquisadores do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em Campinas (SP), desenvolveram uma tecnologia inovadora para produzir emulsões múltiplas utilizando apenas componentes de origem vegetal, eliminando a necessidade de derivados de petróleo. O estudo, publicado na revista científica Food Hydrocolloids, demonstra que é possível substituir emulsificantes sintéticos por nanocelulose e ácido oleico, composto naturalmente presente em óleos vegetais. A técnica supera desafios tradicionais dessas estruturas, como a instabilidade e a dependência de petroquímicos.
O que são emulsões múltiplas?
Emulsões múltiplas funcionam como sistemas de encapsulamento, onde pequenas gotas de água ficam presas dentro de gotas de óleo, que por sua vez estão dispersas em água. Essa estrutura permite armazenar substâncias diferentes na mesma formulação, protegendo ingredientes sensíveis e controlando a liberação gradual de compostos em cosméticos e medicamentos. Diferente das emulsões simples, como a maionese, as emulsões múltiplas oferecem maior versatilidade para aplicações industriais.
Como funciona a emulsão desenvolvida no CNPEM?
Segundo Maria Clara dos Santos Oliveira, doutoranda da Unicamp e primeira autora do estudo, o objetivo era criar emulsões utilizando apenas matérias-primas renováveis. "A gente busca alternativas viáveis que tenham performance semelhante ou ainda melhores do que os surfactantes que são atualmente utilizados", afirmou. A equipe conseguiu produzir uma emulsão múltipla em uma única etapa, combinando nanofibrilas de celulose (nanocelulose) com ácido oleico extraído do óleo de amêndoas.
A pesquisadora Elisa Silva Ferreira explicou o desafio: "A gente imaginava que as nanoceluloses iam estabilizar emulsões de óleo em água, mas deveria haver outro componente para estabilizar as gotas de água dentro da de óleo". A solução encontrada foi que a nanocelulose estabiliza as gotas externas de óleo, enquanto o ácido oleico atua entre água e óleo dentro da emulsão. Simulações computacionais mostraram que o composto reduz a tensão entre as fases líquidas, favorecendo a formação e a estabilidade do sistema. O tipo de nanocelulose empregado influencia características como tamanho das gotas e durabilidade da estrutura.
Ferreira destacou a estabilidade como um dos resultados mais relevantes: "A estabilidade em si nos diz o quanto esse produto vai estar disponível naquele formato para o consumidor. Ela indica qual é o tempo de prateleira que ele pode ser usado". Sistemas mais estáveis também podem exigir menos componentes na formulação.
Aplicações e próximos passos
A tecnologia pode ser usada em sistemas de liberação controlada de princípios ativos, aumentando a eficiência em cosméticos e medicamentos. A substituição de emulsificantes sintéticos por materiais biodegradáveis reduz impactos ambientais e atende à demanda por produtos mais sustentáveis. Agora, os pesquisadores pretendem encapsular moléculas hidrofílicas e lipofílicas para verificar a liberação controlada. "O que a gente pode estar trabalhando agora é encapsular tanto moléculas hidrofílicas quanto lipofílicas dentro dessa emulsão e verificar se a gente pode ter uma liberação controlada dessas moléculas ou até mesmo proteger essas moléculas dentro da emulsão", disse Juliana da Silva Bernardes, pesquisadora do CNPEM.
Produção de nanocelulose em grande escala
Em um estudo paralelo, o CNPEM desenvolveu um processo para produzir nanocelulose em maior escala a partir do bagaço de cana-de-açúcar, um resíduo abundante da agroindústria brasileira. Em vez de múltiplas etapas químicas e tratamentos mecânicos intensivos, os pesquisadores realizaram a oxidação diretamente na biomassa, reduzindo etapas e consumo de energia. O grupo conseguiu ampliar a escala de produção em até 500 vezes, passando do laboratório para uma escala piloto próxima da realidade industrial. A nanocelulose é considerada um material promissor por ser renovável, biodegradável e ter aplicações em embalagens sustentáveis e sistemas de liberação de fármacos.
