Nova tecnologia brasileira usa nanocelulose para criar emulsões sustentáveis

Pesquisadores do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em Campinas (SP), desenvolveram uma nova tecnologia para produzir emulsões múltiplas — usadas em produtos cosméticos, farmacêuticos e alimentícios — utilizando apenas componentes de origem vegetal.

O estudo mostrou 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 derivados de petróleo.

🔬 Mas o que isso significa? Na prática, os cientistas desenvolveram uma alternativa mais sustentável para manter misturados ingredientes que normalmente não se combinam, como água e óleo. Em vez de utilizar aditivos sintéticos, eles recorreram a materiais como a nanocelulose e o ácido oleico, presentes na natureza.

🔎 Essas misturas, chamadas emulsões, funcionam como uma espécie de "veículo" capaz de manter água, óleo e outros componentes integrados em produtos como pomadas, cremes, medicamentos e alguns alimentos. A maionese, por exemplo, é uma emulsão.

Os resultados foram publicados na revista científica Food Hydrocolloids e apresentam um método que forma emulsões do tipo água-óleo-água em uma única etapa de fabricação.

A pesquisa contou com colaboração de cientistas do CNPEM, da Ilum Escola de Ciência, da Unicamp, da Universidade Federal do ABC (UFABC) e do Centro de Pesquisa em Engenharia Molecular para Materiais Avançados (CEMol), com financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).

Nesta reportagem você vai entender:

O que são emulsões múltiplas?

Como funciona a emulsão desenvolvida no CNPEM?

Onde pode ser aplicada e quais os próximos passos?

E como produzir nanocelulose em grande escala?

O que são emulsões múltiplas?

Emulsões múltiplas: pequenas gotas de água ficam presas dentro de gotas de óleo, que por sua vez ficam dispersas em água. Na imagem de micrscópio à direita, a cor preta representa a água e a cor vermelha representa o óleo. — Foto: CNPEM | Bárbara Camilotti/g1

As chamadas emulsões múltiplas funcionam como sistemas de encapsulamento. Nelas, pequenas gotas de água ficam presas dentro de gotas de óleo, que por sua vez ficam dispersas em água (imagem acima).

A diferença é que elas conseguem armazenar substâncias diferentes na mesma estrutura, o que pode ser útil para proteger ingredientes sensíveis e controlar a liberação gradual de compostos usados em cosméticos e medicamentos.

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 de origem renovável.

Ela destacou que a equipe conseguiu produzir uma emulsão múltipla em apenas uma etapa, utilizando apenas ingredientes "ambientalmente amigáveis".

A pesquisadora Elisa Silva Ferreira explicou que um dos principais desafios foi entender o que permitia a formação da estrutura.

"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", disse.

Na imagem microscópica é possível observar as nanofibrilas de celulose - conhecidas como nanocelulose. — Foto: CNPEM | Bárbara Camilotti/g1

A solução combina nanofibrilas de celulose — conhecidas como nanocelulose — com ácido oleico encontrado naturalmente no óleo de amêndoas.

A pesquisa verificou que cada componente desempenha uma função diferente na estrutura:

Enquanto a nanocelulose estabiliza as gotas externas de óleo, 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.

Também foi observado que o tipo de nanocelulose empregado influencia características como tamanho das gotas e durabilidade da estrutura.

Solução combina nanocelulose, ácido oleico e água para criar emulsões múltiplas. — Foto: Bárbara Camilotti/g1

De acordo com Ferreira, a estabilidade alcançada é um dos resultados mais relevantes do estudo.

"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", afirmou. A pesquisadora acrescentou que sistemas mais estáveis também podem exigir menos componentes na formulação.

Onde pode ser aplicada e quais os próximos passos?

A principal motivação da pesquisa, segundo Oliveira, foi encontrar alternativas aos compostos usados atualmente pela indústria.

"A gente busca alternativas viáveis que tenham performance semelhante ou ainda melhores do que os surfactantes que são atualmente utilizados", afirmou.

De acordo com os autores da pesquisa, a tecnologia pode ser usada em sistemas de liberação controlada de princípios ativos, permitindo maior eficiência em cosméticos e medicamentos.

A substituição de emulsificantes sintéticos por materiais biodegradáveis também pode reduzir impactos ambientais e atender à demanda da indústria por produtos mais sustentáveis.

CNPEM cria alternativa com nanocelulose para substituir derivados de petróleo em cosméticos e medicamentos — Foto: CNPEM

Agora que os mecanismos de formação foram compreendidos, os pesquisadores pretendem estudar novas aplicações para o sistema.

"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.

E como produzir nanocelulose em grande escala?

Embora tenha sido desenvolvida em outro estudo, uma segunda linha de pesquisa do CNPEM pode ajudar a ampliar o uso industrial da tecnologia.

Os pesquisadores criaram um processo para produzir nanocelulose em maior escala a partir do bagaço de cana-de-açúcar, um resíduo da produção agrícola.

O grupo conseguiu:

produzir nanofibrilas de celulose diretamente do bagaço de cana, um resíduo abundante da agroindústria brasileira;

simplificar o processo produtivo;

diminuir a necessidade de equipamentos mais intensivos em energia;

ampliar a escala de produção em até 500 vezes, passando do laboratório para uma escala piloto mais próxima da realidade industrial.

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