Pesquisadores da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) criaram um processo inovador que transforma a vinhaça, um resíduo problemático da produção de etanol, em compostos químicos de alto valor comercial. A tecnologia permite a produção de insumos para bioplásticos biodegradáveis, biocombustíveis e produtos farmacêuticos e cosméticos.
O processo gera o ácido 2,5-furandicarboxílico (FDCA), que a indústria utiliza como precursor de bioplásticos biodegradáveis, como o polietileno furanoato (PEF). Este material representa uma alternativa sustentável ao polietileno tereftalato (PET), plástico comum em embalagens. A tecnologia também produz o 5-hidroximetilfurfural (HMF), insumo essencial para a fabricação de biocombustíveis e bioquímicos.
“São exemplos de compostos químicos de alto valor agregado, os quais conseguimos obter com o uso de tecnologias eletroquímicas que dispensam reagentes perigosos”, explica Elisama Vieira dos Santos, professora da Escola de Ciência e Tecnologia (ECT) e orientadora da pesquisa.
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Cada litro de álcool gera até 13 litros de vinhaça
A vinhaça consiste em um resíduo líquido da produção de etanol, rico em matéria orgânica. A indústria sucroalcooleira gera esse subproduto em grande volume. A cada litro de álcool produzido, as usinas descartam de 12 a 13 litros de vinhaça. Atualmente, esse resíduo representa um sério desafio ambiental para o setor.
Elisama destaca que o processo patenteado resolve parte desse problema ao valorizar o resíduo e transformá-lo em insumos úteis e sustentáveis. “Além disso, utiliza energia renovável, como a energia fotovoltaica, e oxidantes produzidos de forma verde, sem gerar subprodutos tóxicos, reforçando os princípios da química verde e da economia circular”, afirma.
Invenção recebe patente e integra Vitrine Tecnológica
A UFRN depositou o pedido de patente junto ao Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI) em agosto. A invenção recebeu o nome “Processo verde para extração de compostos furânicos e fenólicos a partir de vinhaça com S₂O₈²⁻ ou H₂O₂ eletrossintetizados”.
O desenvolvimento contou com a participação de Thalita Medeiros Barros, Jussara Câmara Cardozo e Carlos Alberto Martínez Huitle. A colaboração reuniu o Programa de Pós-Graduação em Química (PPGQ/UFRN) e o Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química (PPEQ/UFRN), com apoio de projetos aprovados pelo CNPq.
Thalita Medeiros Barros, doutoranda do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química da UFRN, atualmente realiza estágio doutoral no Max Planck Institute for Chemical Energy Conversion, na Alemanha. A pesquisadora executou os experimentos, realizou análises cromatográficas e definiu as condições ideais para a conversão seletiva dos compostos derivados da vinhaça.
Jussara Câmara Cardozo, que atualmente realiza pós-doutorado na Universidad de Castilla-La Mancha, na Espanha, concebeu e otimizou os parâmetros eletroquímicos e térmicos do processo. A pesquisadora também interpretou os resultados e aprimorou as etapas de extração.
Carlos Alberto Martínez Huitle e Elisama Vieira dos Santos desenvolveram o sistema de eletrossíntese dos oxidantes verdes, persulfato e peróxido de hidrogênio, fundamentais para promover reações de oxidação seletivas e ambientalmente sustentáveis.
Aplicações comerciais em diversos setores
A tecnologia desenvolvida possui potencial de impacto em diversos setores industriais. A indústria de embalagens plásticas pode utilizar o FDCA como principal precursor do PEF, biopolímero que substitui o PET em garrafas de refrigerante, embalagens de alimentos e filmes plásticos.
O HMF, outro produto de destaque no processo, funciona como composto-plataforma na produção de biocombustíveis líquidos, solventes ecológicos e precursores de polímeros. Já o ácido vanílico, que o processo também produz, possui ação antioxidante e antimicrobiana. As indústrias alimentícia, cosmética e farmacêutica empregam amplamente esse composto em cremes, perfumes, sabonetes, loções e protetores solares.
Grupo trabalha na transição para escala piloto
Carlos Alberto Martínez Huitle, docente do Instituto de Química, destaca que o grupo comprovou experimentalmente o processo em escala laboratorial no Laboratório de Eletroquímica Ambiental e Aplicada (LEAA) da UFRN. A unidade possui ampla experiência no desenvolvimento e validação de tecnologias eletroquímicas.
O professor assinala que a tecnologia atualmente se encontra em fase de prova de conceito, com TRL entre os níveis 3 e 4. Nesse estágio, os pesquisadores comprovaram os fenômenos fundamentais em laboratório e o sistema opera de forma estável em condições controladas.
“No momento, o grupo trabalha na transição para a escala piloto, desenvolvendo protótipos modulares capazes de operar com maiores volumes de vinhaça e diferentes configurações de eletrodos”, explica Carlos Alberto. A equipe realiza testes comparativos de durabilidade e eficiência de diferentes eletrodos e membranas, simulando condições reais de operação.
“Esses experimentos visam aprimorar o desempenho do sistema e reduzir os custos de manutenção, garantindo viabilidade técnica, econômica e ambiental em futuras aplicações comerciais. Cabe destacar que o processo é modular, podendo ser aplicado de maneira descentralizada em sistemas de eletrorefinaria de biomassa”, descreve.
Pesquisadores aprimoram geração de oxidantes verdes
O grupo concentra esforços no aprimoramento da geração eletroquímica dos oxidantes verdes. Os pesquisadores utilizam diferentes configurações e materiais com o objetivo de aumentar a eficiência energética, a seletividade das reações e o rendimento dos produtos de interesse.
“Outro foco de atuação do Laboratório é a integração da eletrossíntese verde com processos de geração de hidrogênio, aproveitando a eletrólise simultânea como estratégia para aumentar a eficiência energética global”, explica Elisama. O grupo explora a sinergia entre a produção de oxidantes e de hidrogênio dentro de um mesmo sistema, alinhando-se às tendências atuais da química sustentável e da economia circular.
Essas pesquisas fazem parte de uma linha contínua de investigação do LEAA voltada à valorização de resíduos agroindustriais e à produção de insumos químicos sustentáveis.
Patente representa marco acadêmico para a UFRN
Para o grupo do LEAA, o depósito dessa patente representa um marco acadêmico e científico para a UFRN. A conquista reflete a capacidade da instituição de transformar pesquisa de laboratório em inovação tecnológica concreta.
Do ponto de vista científico, o invento representa um avanço importante ao propor uma rota sustentável para a valorização da vinhaça por meio da eletrossíntese verde de oxidantes. A abordagem combina química verde, engenharia eletroquímica e economia circular.
O pedido integra a Vitrine Tecnológica da UFRN, grupo de ativos industriais protegidos pela Universidade, que conta atualmente com mais de 800 itens.
Agência de Inovação oferece suporte aos pesquisadores
Cientistas interessados em patentear uma descoberta devem fazer a notificação de invenção por meio do Sigaa, na aba Pesquisa. Na UFRN, a Agência de Inovação da Reitoria (Agir) oferece suporte aos inventores durante o processo de pedido de patenteamento.
“Aqui na Agência damos suporte nesse processo, bem como intermediamos a participação de pesquisadores em mentorias do INPI”, afirma Jefferson Ferreira de Oliveira, diretor da Agir/UFRN. O apoio que a agência oferece a alunos, docentes e pesquisadores abrange orientações sobre o que pode ou não ser patenteado, de acordo com a Lei nº 9.279/96.
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A unidade também apoia a transferência da tecnologia desenvolvida para empresas interessadas na sua comercialização. Mesmo as tecnologias que não podem ser patenteadas podem ser transferidas por meio do licenciamento de know-how. Um conceito que abrange um conjunto de experiências, conhecimentos e habilidades voltadas à produção de um produto ou artefato.
Jefferson acrescenta que a unidade conta com a parceria dos inventores para a proteção dos ativos de propriedade industrial. Os cientistas aproveitam suas listas de contatos e o conhecimento acumulado nas áreas tecnológicas em que atuam, o que os coloca em situação privilegiada na identificação de potenciais licenciados.
“A Agir irá trabalhar para expandir a rede de relacionamentos nas áreas de interesse da UFRN, por meio do cultivo de uma boa relação com os parceiros e licenciados existentes, networking pessoal, pesquisas de mercado, eventos do setor, entre outras ações”, afirma Jefferson de Oliveira.
