CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a uma celulose funcionalizada com grupos ésteres hidrofóbicos provenientes de ácidos orgânicos, bem como seus processos e métodos de funcionalização que confere à celulose a característica hidrofóbica aumentada. A celulose é preferencialmente uma celulose microfibrilada (CMF) ou nanofibrilada (CNF).

HISTÓRICO DA INVENÇÃO

[002] A sustentabilidade ambiental se dá com o desenvolvimento económico associado à preservação ambiental e aplicação de matérias primas de fontes renováveis como, por exemplo, fontes de materiais lignocelulósicos, destacando-se a cana-de-açúcar e polpa kraft branqueada de eucalipto (BEKP). Ambas as culturas apresentam elevada produtividade, extensa distribuição, além de possuírem um mercado já estabelecido e em constante crescimento. Esses materiais são fontes de macromoléculas como lignina e biopolímeros como celulose e hemiceluloses, sendo a celulose em maior destaque devido a suas inúmeras aplicações em múltiplos segmentos industriais, tais como, setor de papel e celulose, embalagens e bioenergia, sendo o Brasil o segundo maior produtor mundial de celulose, destinando dois terços de sua produção ao mercado internacional. Consequentemente, esta é uma das principais matérias primas para elaboração de diversos novos produtos, incluindo as micropartículas e nanopartículas de celulose, como celulose microfibrilada (CMF) e celulose nanofibrilada (CNF), respectivamente.

[003] As partículas de celulose são isoladas a partir de um conjunto altamente empacotado de fibrilas. Logo, podem ser consideradas como uma alternativa a materiais mais dispendiosos, como fibras e nanotubos de carbono. Por exemplo, as partículas podem ser isoladas através de diferentes métodos, tanto físicos quanto químicos e apresentam propriedades extremamente desejáveis ao setor industrial, tais como elevada resistência mecânica, leveza e altamente hidrofílica devido à grande quantidade de hidroxilas, tornando assim, um material excelente para a produção de compósitos, em especial, se uma nanopartícula, à feitura de nanocompósitos. Com o objetivo de expandir seu escopo de aplicações, é desejável alterar suas propriedades físico-químicas através da funcionalização das partículas de celulose, como a celulose microfibrilada (CMF) ou nanofibrilada (CNF), ampliando assim sua compatibilidade com outros materiais.

[004] A arte revela, como Fluang e colaboradores (FIUANG, J. et al. Fully Green Cellulose Nanocomposites. In: HAN IEH, K. et al. (Ed.). Flandbook of Nanocellulose and Cellulose Nanocomposites. 1. ed. Weinheim: Wiley-VCFI, 2017. Ip. 301-334.), que a superfície das nanoceluloses pode ser funcionalizada tanto por interações físicas (adsorção de moléculas e macromoléculas) quanto utilizando uma abordagem que visa estabelecer ligações covalentes entre materiais celulósicos e o agente ligante. Reações químicas que estabelecem essas ligações podem ser catalisadas por rotas químicas ou bioquímicas (enzimas). Basicamente todas as funcionalizações químicas possuem o intuito principal de introduzir cargas eletrostáticas negativas ou positivas estáveis na superfície, sendo possível obter melhor dispersão ou ajustar as características da energia da superfície das nanoceluloses para melhorar a compatibilidade, especialmente quando utilizada em conjunto com estruturas não polares ou hidrofóbicas em nanocompósitos, conforme revelam Habibi, Lucia e Rojas (HABI BI, Y.; LUCIA, L. A.; ROJAS, O. J. Cellulose nanocrystals: chemistry, self- assembly, and applications. Chemical reviews, v. 110, n. 6, p. 3479-500, 9 jun. 2010. Disponível em: <http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20201500>).

[005] A arte revela o potencial das nanoceluloses funcionalizadas utilizando catalisadores químicos, aplicadas a diversas áreas, tais como, biomédica, indústria têxtil, pneumática e indústria de papel. [006] Industrialmente, a American Process Incorporation (Atlanta/Geórgia, EUA) e a Inofib (Grenoble/lsère, França) desenvolveram processos para a produção de nanoceluloses funcionalizadas. A American Process utiliza uma lignina extraída do próprio material lignocelulolítico para a funcionalização da celulose (CNC-L/CNF-L) em um processo conhecido como AVAP ^® . Já a Inofib, empresa francesa fundada em 2012, possui um portfólio onde é possível encontrar CNFs funcionalizadas ou não (INOFIB. InoFib. Disponível em: <http://www.inofib.fr/lentreprise/>. Acesso em: 12 mar. 2019). Ambas as empresas utilizam apenas rotas químicas para o desenvolvimento do seu material. [007] Em relação às rotas biotecnológicas, tem-se reações onde enzimas são empregadas como catalisadores, e apresentam vantagens como condições brandas de reação, reduzido consumo energético, além de seus produtos serem passíveis de utilização na área biomédica (“drug delivery” e biossensores). Apesar de tais vantagens, a utilização de enzimas como catalisadores em reações de funcionalização de nanopartículas de celulose é diminuta na literatura, em especial celulose microfibrilada (CMF) ou nanofibrilada (CNF), sendo uma área ainda praticamente inexplorada, porém, com um incrível potencial comercial.

[008] Uma celulose com hidrofobicidade aumentada pode ser alcançada pela modificação das hidroxilas presentes na superfície de tais celuloses, tanto em escala micro quanto nano, como em uma celulose microfibrilada (CMF) ou nanofibrilada (CNF), com a introdução de grupos químicos mais hidrofóbicos, em um processo conhecido por funcionalização. A funcionalização enzimática, visando a obtenção de nanoceluloses artificialmente projetadas e estruturalmente controladas em único passo vem atraindo atenção, conforme relata Bozic (BOZIC, M.; GORGIEVA, S.; KOKOL, V. Laccase-mediated functionalization of chitosan by caffeic and gallic acids for modulating antioxidant and antimicrobial properties. Carbohydrate Polymers, v. 87, n. 4, p. 2388-2398, 2012). A formação de ésteres é uma saída para dotar as superfícies celulósicas de uma natureza mais hidrofóbica. [009] A presente invenção supera os problemas da arte pela aplicação de uma funcionalização enzimática que reage ácidos orgânicos, preferivelmente ácidos graxos, e grupos hidroxila da celulose como substrato, uma reação assim de esterificação, gerando um produto celulósico com propriedades hidrofóbicas aumentadas. Apesar dos esforços da arte, como a utilização da enzima com anidrido acético, a presente invenção emprega uma nova classe de compostos químicos, como ácidos orgânicos, alcançado maior valor de hidrofobicidade. De maneira preferencial, o ácido orgânico apresenta cadeia carbónica de 2 a 18 carbonos, preferencialmente ácidos graxos. Adicionalmente, o processo é feito ao cuidado com o meio ambiente e provê sustentabilidade ambiental ao processo, visto que apresenta menor número de etapas que a arte e, principalmente, os ácidos orgânicos podem ser obtidos de matéria prima vegetal.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

[010] A presente invenção fornece uma celulose funcionalizada, em que a celulose compreende grupos ésteres hidrofóbicos. De maneira preferencial, a celulose funcionalizada, um primeiro objeto da presente invenção, apresenta grupos hidrofóbicos ésteres provenientes de ácidos orgânicos, preferivelmente ácidos graxos. Em uma concretização particular, os grupos ésteres provenientes de ácido orgânico são incorporados em uma celulose pela ação de uma enzima, a enzima pode ser uma lipase. O ácido orgânico pode ser de origem vegetal, podendo ser selecionado dentre outros, do ácido butanoico, ácido oleico, ácido palmítico, ácido mirístico ou suas misturas. São revelados também métodos de funcionalização enzimática de celulose, em que a funcionalização para cada 1 g de celulose se dá com no mínimo 1 M de ácido orgânico na presença de 1 g de enzima, em que se tem uma proporção celulose:ácido:enzima de 1 :50:1 .

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[011] A Figura 1A é uma análise de tamanho da CMF realizada por difração a laser realizada após a troca de solvente (A). [012] A Figura 1 B é uma análise de tamanho da CMF realizada por difração a laser após as reações de funcionalização utilizando diferentes ácidos graxos (B).

[013] A Figura 2 é representativa de uma correlação dos valores da Tabela 1 com os diferentes ângulos de contato empregando CMF antes e depois das reações de funcionalização com imagem ilustrativa de ângulo de contato.

[014] A Figura 3A é representativa de espectros gerados através da técnica de XPS com análises realizadas utilizando a celulose microfibrilada (CMF) da Figura 1A, anterior às reações de funcionalização.

[015] A Figura 3B é representativa de espectros gerados através da técnica de XPS com análises realizadas utilizando a celulose microfibrilada (CMF) da Figura 1 B, após o emprego de ácido butanoico (B) como doador acila.

[016] A Figura 3C é representativa de espectros gerados através da técnica de XPS com análises realizadas utilizando a celulose microfibrilada (CMF) da Figura 1 B, após o emprego de ácido oleico (C) como doador acila.

[017] A Figura 4A é representativa com uma imagem e espectros gerados utilizando a técnica de AFM-IR de CMF de polpa Kraft branqueada de eucalipto anterior à reação de funcionalização (A).

[018] A Figura 4B é representativa com uma imagem e espectros gerados utilizando a técnica de AFM-IR de CMF de polpa Kraft branqueada de eucalipto obtida após a funcionalização da celulose com ácido oleico (B) como grupo doador acila.

[019] A Figura 4C é representativa com uma imagem e espectros gerados utilizando a técnica de AFM-IR CMF de polpa Kraft branqueada de eucalipto obtida após a funcionalização da celulose com ácido butanoico (C) como doador grupo acila.

[020] A Figura 5A é representativa de espectro de celulose gerado empregando a técnica de RMN, anteriormente a reação de funcionalização (A).

[021] A Figura 5B é representativa de espectro de celulose gerado empregando a técnica de RMN, após a reação utilizando ácido butanoico como doador acila (B). [022] A Figura 6 é uma imagem de microscopia de força atómica para fibras CNF de polpa branqueada de celulose Kraft (BEKP), exemplificativas de celuloses utilizadas na presente invenção.

[023] A Figura 7 é um histograma de distribuição do diâmetro médio das fibras CNF de polpa branqueada de celulose Kraft (BEKP), exemplificativas de celuloses utilizadas na presente invenção.

[024] A Figura 8 é uma ilustração da distribuição de tamanho de partículas para CNF de polpa de bagaço de cana-de-açúcar branqueada durante a troca de solvente.

[025] A Figura 9A é uma representação de Espectros das ligações presentes na celulose gerados através da técnica de espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS) de uma Polpa Kraft de Eucalipto Branqueada (A) previamente ao tratamento de funcional ização enzimática.

[026] A Figura 9B é uma representação de Espectros das ligações presentes na celulose gerados através da técnica de espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS) de uma Polpa Kraft de Eucalipto Branqueada (A) após o tratamento de funcionalização enzimática.

[027] A Figura 10 é uma imagem de Microscopia de força atómica para fibras CNF de polpa de bagaço de Cana-de-açúcar Branqueado.

[028] A Figura 11 é um histograma de distribuição do diâmetro médio da CNF de Bagaço de Cana-de-açúcar Branqueado.

[029] A Figura 12A é uma representação de Espectros das ligações presentes na celulose gerados através da técnica de espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS) de uma polpa de bagaço de cana-de-açúcar branqueado (A) previamente ao tratamento de funcionalização enzimática. [030] A Figura 12B é uma representação de Espectros das ligações presentes na celulose gerados através da técnica de espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS) de uma polpa de bagaço de cana-de-açúcar branqueado após o tratamento de funcional ização enzimática (B).

[031] Figura 13 é uma imagem gerada por AFM e seu respectivo espectro de FT- IR. Reação com enzima imobilizada após reciclo número 5 (CFM-F5). DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[032] A presente invenção se refere a uma celulose funcionalizada, processos e métodos de obtenção. A presente invenção fornece a funcionalização de uma celulose, que pode ser fibra de celulose, celulose microfibrilada, celulose nanofibrilada, ou suas misturas. Preferencialmente, a celulose é uma celulose microfibrilada (CMF) ou nanofibrilada (CNF). Para os propósitos da presente invenção, celulose se refere aos polissacarídeos que consistem em cadeias lineares de, por exemplo, várias centenas a muitos milhares de unidades D-glicose com ligações beta (1-4), e que estão presentes em matérias-primas de madeira. As quantidades de celulose presentes na matéria-prima de madeira e fibra de polpa são medidas de acordo com a presente invenção usando o método TAPPI T-249 cm-09.

[033] Neste sentido, diversas fontes de materiais lignocelulósicos podem ser empregadas, destacando-se o bagaço de cana-de-açúcar e polpa kraft branqueada de eucalipto (BEKP).

[034] Neste sentido, as fibras de celulose possuem muitos grupos hidroxila em sua estrutura, o que permite facilmente estabelecer ligações de pontes de hidrogénio, bem como lhe conferem um caráter hidrofílico. Quando microfibrilada ou nanofibrilada, esta capacidade de formação de ligações aumenta, devido aos tamanhos das fibras, entrelaçamento e superfícies de contato. Por isso, a funcionalização, em especial em celulose cominuída, se torna mais importante. [035] Em uma primeira concretização, a presente invenção fornece uma celulose funcionalizada, em que a celulose compreende grupos ésteres hidrofóbicos. De maneira preferencial, a celulose funcionalizada, um primeiro objeto da presente invenção, apresenta grupos hidrofóbicos provenientes de ácido orgânico, em que o ácido orgânico é um ácido de cadeia carbónica de 2 a 18 carbonos, mais preferencialmente um ácido graxo e, ainda mais preferencialmente, ácidos graxos selecionados de ácido butanoico, ácido oleico, ácido palmítico, ácido mirístico ou suas misturas, dotados de grupos ésteres hidrofóbicos.

[036] Em uma concretização particular, os grupos ésteres provenientes de ácido orgânico são incorporados em uma celulose pela ação de uma enzima. A enzima pode ser uma lipase.

[037] As lipases são enzimas que podem catalisar reações de hidrólise ou síntese de ligações éster. Muitas das lipases passíveis de utilização na presente invenção podem ser prontamente encontradas como produtos disponíveis no mercado. A lipase utilizada, de acordo com a invenção, pode ser de uma única modalidade ou uma combinação de lipases. Exemplos de lipase adequadas para a presente invenção são Amano Lipase A, Lipase de pâncreas suíno, Lipase de Candida sp, antartica e rugosa, Lipase de Aspergillus oryzae, Lipase B Candida antarctica immobilized on Immobead 150. Por exemplo, são citadas as lipases EC 3.1 .1 .3.

[038] A quantidade de lipase utilizada é preferencialmente de [1 ,25] a [5] por cento em massa, particularmente de [2] a [3] por cento, com base na massa da fonte doadora de grupos acila para a reação.

[039] O ácido orgânico pode ser de origem vegetal. Ainda, o ácido orgânico é um ácido orgânico de cadeia carbónica de 2 a 18 carbonos, preferencialmente o ácido é um ácido graxo e, mais preferencialmente, o ácido graxo pode ser selecionado dentre ácido butanoico, ácido oleico, ácido palmítico, ácido mirístico ou suas misturas. A quantidade de ácido orgânico utilizada é preferencialmente de 32,5 a 70% em massa, com base na massa da mistura reacional, particularmente de 60 a 65%.

[040] A celulose funcionalizada, objeto da presente invenção, vantajosamente não apresenta incremento em suas dimensões após a funcionalização. Desta maneira, utilizando de maneira comparativa as Figuras 1A e 1 B, é possível verificar que a funcionalização permite a obtenção de uma celulose de mesmo tamanho, apesar de ter sua hidrofobicidade aumentada. Conforme ilustrado na Figura 12, são exibidos ângulos de contato obtidos pela funcional ização da celulose, corroborados pelas Figuras 2A-2C, que ilustra os Espectros XPS que indicam um aumento na quantidade de ligações carbono-carbono procedente do ácido graxo incorporado à CMF. [041] Desta maneira, a celulose funcionalizada obtida apresenta, preferencialmente, uma quantidade aumentada de grupos éster. Preferencialmente, a presença de grupos éster é cerca de 50 mmol/g de celulose. Neste sentido, a celulose funcionalizada, objeto da presente invenção, apresenta um grau de funcionalização (substituição) de pelo menos 0,01 e grau de substituição de superfície de pelo menos 0,01.

[042] Um segundo objeto da presente invenção é proporcionar um método de funcionalização enzimática de celulose, em que o método compreende a funcionalização para cada 1 g de celulose com pelo menos 1 M de ácido orgânico na presença de pelo menos 1 g de enzima, em que se tem uma proporção celulose:ácido orgânico:enzima de 1:50:1. De maneira exemplificativa, sob excesso, foram utilizadas para cada 1 g de celulose, 588g de um ácido graxo na presença de 47 g de lipase. Neste sentido, a presente invenção também proporciona um método de esterificação de celulose com um ácido orgânico, alcançado pela introdução de grupos ésteres provenientes de um ácido graxo em uma celulose pela catálise enzimática de uma lipase.

[043] Um terceiro objeto da presente invenção é um processo de funcionalização enzimática de celulose a partir de um ácido orgânico, compreendendo as seguintes etapas:

[044] 1. Dispersar uma celulose em meio aquoso; [045] 2. Substituir o meio aquoso por mistura de etanol/acetona;

[046] 3. Ressuspender a celulose em dimetilformamida, obtendo uma concentração mássica a pelo menos 1%; [047] 4. Manter sob agitação, adicionar, para cada 100g da suspensão de celulose a 1% m/m em dimetilformamida (DMF), uma proporção em massa de ácido:enzima de no mínimo 50:1, produzindo uma mistura reacional, em seguida manter sob repouso; [048] 5. Recuperar uma celulose funcionalizada por centrifugação da suspensão;

[049] 6. Opcionalmente, ressuspender a celulose funcionalizada em acetona, seguido por centrifugação, com remoção do sobrenadante e ressuspensão da celulose em solução aquosa de 1% de dodecil sulfato de sódio (SDS);

[050] 7. Opcionalmente, seguido por centrifugação para a obtenção de celulose funcionalizada para ressuspensão em água destilada.

[051] Preferencialmente, a etapa 4 compreende pelo menos 221 g de DMF.

[052] Como um exemplo de concretização, uma celulose microfibrilada (CMF) foi diluída em meio aquoso até atingir a concentração de 1 % (m/m) e realizada uma troca de solvente utilizando sucessivas centrifugações. Resumidamente, foram centrifugados, por 5 min, 10 ml_ de uma suspensão aquosa de CMF a 1% m/m, em um tubo cónico de centrifugação de 50 ml_, a 5 °C e a 13.300 g (6.000 rpm); o sobrenadante foi coletado e descartado. Em seguida, adicionou-se 10 ml_ de uma mistura de etanol/acetona (1:1), com homogeneização da mistura por agitação e a suspensão foi novamente centrifugada sob as mesmas condições. Este procedimento foi repetido por um total de 5 vezes. Ao final da quinta centrifugação, a CMF foi ressuspensa em 10 ml_ DMF, obtendo uma concentração final de 1% (m/m) e uma alíquota de aproximadamente 1ml_ foi retirada e analisada quanto ao tamanho de partículas por difração a laser.

[053] As reações de funcional ização ocorreram em frascos Erlenmeyer de 125 ml_, com volume reacional total de 60 ml_, sob agitação orbital de 170 rpm por 48 h. A reação foi conduzida utilizando 25g de ácido oleico como grupo doador acila, 4,25g da suspensão de CMF a 1% m/m em DMF, 33g de DMF, e 2g de lipase (CALB, Sigma). Após 48h, a mistura reacional foi centrifugada sob as condições citadas acima para remover o ácido orgânico residual, e o material sólido (CMF) foi ressuspenso em 10 ml_ de água destilada e aquecido até à ebulição por 5 min visando a desativação da enzima. Em seguida, a suspensão foi novamente centrifugada e o pellet obtido foi inicialmente ressuspenso em 10 ml_ de acetona e centrifugado por 4 vezes. Após a remoção do sobrenadante na quarta etapa de centrifugação, a CMF foi ressuspensa em 10 ml_ de solução aquosa a 1 % de dodecil sulfato de sódio (SDS) e centrifugada por 5 vezes. Por fim, a CMF obtida após a quinta centrifugação foi ressuspensa em 10 ml_ de água destilada e novamente centrifugada.

[054] As Figura 1A e 1 B ilustram as análises de tamanho realizadas por difração a laser com leituras realizadas antes (1A) e após a troca de solvente (1 B) e realizadas também após as reações de funcionalização utilizando diferentes ácidos graxos (1 B). As Figuras 1A e 1 B demonstram, de maneira clara, que não houve alteração nos tamanhos da CMF durante todas as etapas de funcionalização, análises realizadas em equipamento de difração a laser. Como verificado, não há alteração no tamanho das partículas avaliadas no analisador de partículas, sendo que as reações de esterificação ocorreram na CMF sem haver um aumento de tamanho devido a troca de solvente realizada.

[055] A CMF obtida após estas etapas foi utilizada para as análises do tamanho das partículas, microscopia de força atómica - AFM, AFM-IR, RMN, ângulo de contato e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X - XPS.

[056] As análises de ângulo de contato foram realizadas empregando o goniómetro Ramé-Flart 300F1. O equipamento foi utilizado para medir o ângulo de contato com gotas de 1 pL de água deionizada sobre um filme preparado com as amostras CMF e CMF funcionalizadas (CMF-Fs). Os filmes foram preparados através da secagem de uma solução diluída (0,1 %) de CMF/CMF funcionalizadas por 24 h em temperatura ambiente. Para permitir um bom controle estatístico da medida, em cada amostra foram colocadas 3 gotas e em cada gota 5 medidas angulares foram realizadas. Valores para o ângulo de contato da CMF controle foram próximos a 30° devido a sua hidrofilicidade, sendo estes resultados semelhantes aos encontrados na literatura. Inicialmente, é possível perceber que a rota bioquímica utilizada para funcionalização demonstra resultado positivo, quando comparadas a CMF não funcionalizada (controle). Diferentes ácidos orgânicos foram comparados nas reações de funcionalização, sendo o ácido oleico e butanoico que apresentaram uma elevada hidrofobicidade quando comparados ao controle. O ácido butanoico alcançou valores elevados e atingiu valores hidrofóbicos (> 110 ^o ) diferentemente do ácido oleico (> 80°), como pode ser apreciado na Tabela 1 da Figura 2.

[057] A modificação da superfície da CMF foi posteriormente analisada por Espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS). A análise foi realizada usando um espectrômetro comercial (Thermo Scientific K-Alpha) equipado com linha Mg K (h = 1253.6 eV) a baixa pressão e operado a 10 eV. Conforme pode ser visto pela comparação das Figuras 3A, e 3B, os resultados indicam que houve alterações claras na composição química da superfície, aumentando o número de ligações carbono- carbono. [058] Especificamente, as Figuras 3A, 3B e 3C apresentam Espectros gerados através da técnica de XPS. As análises foram realizadas utilizando a CMF anterior as reações de funcionalização (A), e após empregando ácido butanoico (B) e ácido oleico (C) como doadores acila. Analisando a figura é possível verificar um aumento na quantidade de ligações carbono-carbono procedente do ácido orgânico incorporado a CMF (B e C).

[059] Ademais, quando analisadas as proporções do átomo de carbono antes e depois da funcionalização, de acordo com a Tabela 2, abaixo, é verificado um aumento na quantidade de átomos de carbono presente na superfície, átomos estes provenientes do ácido oleico ligado ao polímero de CMF. [060] Tabela 2: Proporção dos átomos de carbono e sua relação aos átomos de oxigénio encontrados na superfície de filmes provenientes CMF derivada de Polpa Kraft Branqueada, antes (controle, CMF-H2O e CMF-DMF) e após as reações de esterificação enzimática (CMF-FAB e CMF-FAO).

[061] Em que a CMF-FAB é uma celulose microfibrilada funcionalizada com ácido butanoico e CMF-FAO é uma celulose microfibrilada funcionalizada com ácido oleico.

[062] Especificamente, a Tabela 2 demonstra a proporção dos átomos de oxigénio e sua relação aos átomos carbono de obtidos por XPS, encontrados na superfície de filmes provenientes de diferentes matérias primas lignocelulósicas, antes (controle) e após as reações de esterificação enzimática: Observando a tabela é possível concluir que houve um aumento na quantidade de carbono nas CMFs, diminuindo assim a relação oxigênio/carbono após as reações de esterificação enzimática.

[063] Conforme ilustrado nas Figuras 4A-4C, outra técnica de análise qualitativa foi realizada utilizando o AFM acoplado ao FT-IR, técnica conhecida como AFM - IR. Esta técnica permite que além da geração de imagens, espectros de infravermelho sejam gerados a partir de um ponto específico na microfibra. Os resultados apontam que a reação de esterificação ocorreu de maneira satisfatória empregando tanto o ácido butanoico quanto o oleico para a esterificação da CMF, evidenciada pelo aparecimento de uma banda característica de grupos ésteres próximos a 1740 cm ¹ (Figuras 4B e 4C), diferentemente da CMF não funcionalizada (Figura 4A). Ademais, a imagem gerada por AFM indica que a CMF se encontra do mesmo tamanho, mesmo após as reações de funcionalização. Ambas as análises foram realizadas no Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) situado no Centro Nacional de Pesquisas em Energia e Materiais (CNPEM). [064] A Figura 5 ilustra Espectros de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) gerados utilizando as amostras, antes (Figura 5A) e após (Figura 5B) as reações de funcionalização com ácido butanoico (Figura 5). As análises foram realizadas no Equipamento Avance III 400 (Bruker) - 9,4 Tesla (400 MHz para frequência do hidrogénio) equipado com sonda: 4 mm CP/MAS. Os espectros gerados foram analisados utilizando o software ACD Spectrus Processor 2018 versão 2.5 e os picos encontrados estão listados na Tabela 3.

[065] Tabela 3: Picos obtidos através dos espectros de RMN.

[066] Especificamente, a Tabela 3 demonstra os principais grupos químicos e seus respectivos valores de “Chemical shifts (deslocamento químico) encontrados nos espectros de RMN apresentados nas Figura 5A e Figura 5B. Após as reações de funcionalização, novos tipos de hibridização do carbono (sp ³ e sp ² ) e novos grupos químicos (carboxílicos) são encontrados. Esta mudança química apresentada nos espectros é potencialmente originada da reação de esterificação das hidroxilas presentes na CMF com o ácido butanoico, catalisada pela enzima lipase. [067] A análise dos espectros sugere a presença dos átomos de carbono encontrado nos espectros nos anéis piranosídico e demonstram que houve alterações químicas na CMF após as reações de funcionalização (Figuras 5A e 5B). O surgimento dos picos com valores variando entre 14,08 e 36,62 ppms (Figura 5B) indica a presença de átomos de carbono alifáticos derivados do ácido butanoico. Além disso, é possível verificar um pequeno pico com valor de 175 ppm, indicando a presença do grupo carboxílico derivado da esterificação da celulose com o ácido. Logo, esta análise corrobora a afirmação de que a reação de funcionalização foi capaz de gerar grupos ésteres na CMF a partir do ácido butanoico.

[068] Quando metodologias de análises físicas e químicas são utilizadas em conjunto é possível analisar características que são impossíveis quando estas técnicas são utilizadas de maneira isolada. Portanto, ao se utilizar RMN, comprova-se que as CMFs foram efetivamente funcionalizadas, ou seja, esterificadas utilizando ácido orgânico como grupo doador acila através de catálise enzimática. Além disso, através do XPS e ângulo de contato, fica evidente que as características físico- químicas da superfície dos filmes gerados utilizando esta reação foram modificadas, apresentando características como hidrofobicidade e presença de grupos ésteres, inexistentes ao material controle (anterior a reação).

[069] Desta maneira, como descrito, um objeto da presente invenção é um processo de funcionalização enzimática de celulose a partir de um ácido orgânico em que a etapa (1 ), de dispersão de celulose em meio aquoso, ser a uma proporção de pelo menos 0,25% em massa de celulose.

[070] Ainda, o processo de funcionalização enzimática de celulose a partir de um ácido orgânico, objeto da presente invenção, apresenta uma mistura de etanol/acetona da etapa (2) dentre uma razão de 1 :5 a 5:1. Preferencialmente, o processo compreende um repouso tal qual na etapa (4) de pelo menos 12h, preferivelmente 48h. Ainda, a etapa (4) pode ser seguida por uma etapa (4a) em que há a centrifugação da mistura reacional para remoção do ácido orgânico residual, tal como descrito. Após a etapa (4a) do processo de funcionalização pode se dar uma etapa (4b) em que a enzima é desativada por aquecimento.

[071] Adicionalmente, a presente invenção provê um método para a produção de uma celulose com hidrofobicidade aumentada, que compreende: [072] (a) fornecer uma matéria-prima celulósica;

[073] (b) na presença de uma lipase, funcionalizar a referida matéria-prima celulósica, pela introdução de grupos ésteres oriundos de um ácido orgânico, para gerar uma celulose funcionalizada com hidrofobicidade aumentada;

[074] (c) recuperar a referida celulose funcionalizada com hidrofobicidade aumentada.

[075] O Exemplo 2, demonstra a funcionalização enzimática de nanocelulose isolada a partir de polpa kraft branqueada de eucalipto (BEKP). Neste exemplo, uma polpa kraft branqueada de eucalipto (BEKP) foi, inicialmente, suspensa a 1% de sólidos de celulose (m/m) e processada em ultra-refinador de discos (SuperMassColloider, Masuko, Modelo MKCA6-5J), utilizando água como solvente. Os discos do modelo MKGA10-80 são feitos de material cerâmico (oxido de alumínio e resina) sem porosidades, evitando que qualquer infiltração de partícula nanométrica e permitindo um melhor ajuste entre os discos. Um dos discos permaneceu estacionário e outro em movimento, com rotação de 1.600 rpm. A distância entre os discos foi determinada e fixada. Resumidamente, foi determinada a posição zero de movimento por meio do ruído gerado pelos discos se tocando. A partir da posição zero de movimento, foi feita a alimentação do ultra-refinador com a suspensão de celulose e os discos foram imediatamente ajustados para a posição -100 pm de amplitude entre discos. Embora a posição seja negativa a presença da suspensão de celulose garante que os discos não se toquem e não ocorra desgaste dos discos.

[076] A amostra de suspensão de CNF retirada logo após o processamento (consumo energético de 21 kWh/kg) foi diluída para uma concentração de aproximadamente 0,01% (m/v) e gotejada no suporte com mica. A mica com as amostras foi inserida no dessecador por pelo menos 4h. Após o preparo da amostra, imagens foram confeccionadas utilizando o microscópio Nanosurf FlexAFM (Suíça) e Sonda de sílica FMR (Nanoworld) no Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNnano) do Laboratório de Ciências de Superfície, Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Matéria (CNPEM, Campinas, Brasil). O sistema foi operado com a técnica de contato intermitente, na frequência de ressonância nominal de 75 kHz e constante de força nominal (mola) de 2,8 m/m. Os resultados apontam que sob as condições utilizadas foi possível produzir CNF com diâmetro extremamente pequenos e comprimentos maiores que 1 pm, conforme pode ser visto na Figura 6. Das imagens tratadas no programa Gwyddion 2.49 Software (64 bits), 100 medidas de diâmetro de algumas partículas de CNF foram tiradas e plotadas em um gráfico no software Origin (Versão 2019) para analisar a classe de diâmetro e o diâmetro médio, exibido no Histograma da Figura 7.

[077] Após o preparo da CNF, foi realizada a troca de solvente da CNF em suspensão aquosa por solvente orgânico utilizando sucessivas centrifugações. Resumidamente, 10 mL da suspensão aquosa de CNF (1% m/m) em tubo cónico de centrifugação de 50 mL foram centrifugados por 5 min, a 5 °C e a 13.300 g (10.000 rpm), e o sobrenadante foi coletado e descartado. Em seguida, adicionou-se 10 mL da mistura de etanol/acetona (1 :1 ), homogeneizou-se a mistura por agitação manual do tubo e a suspensão foi novamente centrifugada sob as mesmas condições. Este procedimento foi repetido por um total de 5 vezes. Após cada centrifugação, uma alíquota de aproximadamente 1mL foi retirada e analisada quanto ao tamanho de partículas por difração a laser. Ao final da quinta centrifugação, a CNF foi ressuspensa em 10 mL de dimetilformamida (DMF), obtendo uma concentração final de 1% (m/m). Como esperado, não houve alteração no tamanho das partículas avaliadas no analisador de partículas, conforme pode ser verificado na Figura 8. Logo, foi possível confirmar que as reações de esterificação ocorrerem na CNF sem haver alteração significativa no tamanho devido a troca de solvente realizada. [078] As reações de funcional ização ocorreram em frascos Erlenmeyer de 125 ml_, com volume reacional total de 60 ml_, sob agitação orbital de 170 rpm por 48 h. A reação foi conduzida utilizando 25g de ácido oleico como grupo doador acila, 4,25g da suspensão de CNF a 1 % m/m em DMF, 33g de DMF, e 2g de lipase (CALB, Sigma). Após 48h, a mistura reacional foi centrifugada sob as condições citadas acima para remover o ácido orgânico residual, e o material sólido (CNF) foi ressuspenso em 10 ml_ de água destilada e aquecido até à ebulição por 5 min visando a desativação da enzima. Em seguida, a suspensão foi novamente centrifugada e o pellet obtido foi inicialmente ressuspenso em 10 ml_ de acetona e centrifugado por 4 vezes. Após a remoção do sobrenadante na quarta etapa de centrifugação, a CNF foi ressuspensa em 10 ml_ de solução aquosa a 1 % de dodecil sulfato de sódio (SDS) e centrifugada por 5 vezes. Por fim, a CNF obtida após a quinta centrifugação foi ressuspensa em 10 ml_ de água destilada e novamente centrifugada. A CNF obtida após estas etapas foi utilizada para as análises do tamanho das partículas, microscopia de força atómica - AFM, ângulo de contato e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X - XPS.

[079] Medidas de ângulo de contato foram realizadas através do goniómetro Ramé- Hart 300F1 . O equipamento foi utilizado para medir o ângulo de contato com gotas de 1 pL de água deionizada sobre um filme preparado com as amostras CNF e CNF funcionalizadas. Os filmes foram preparados através da secagem de uma solução diluída (0, 1 %) de CNF e CNF funcionalizadas por 24 h em temperatura ambiente. Para permitir um bom controle estatístico da medida, em cada amostra foram colocadas 2 gotas e em cada gota 5 medidas angulares foram realizadas. Importante ressaltar que não foi possível a quantificação do valor de ângulo de contato do controle devido a sua elevada hidrofilicidade, ou seja, o valor é 0 ou próximo a 0. Inicialmente, é possível perceber que a rota bioquímica utilizada para funcional ização demonstrou resultado positivo, quando comparadas a CNF não funcionalizada (controle). Os ácidos oleico e butanoico apresentaram uma elevada hidrofobicidade quando comparados ao controle. É especulado que o número de carbonos presente em sua molécula, ao reagir e formar uma ligação química com a CNF, transfere assim seu elevado caráter hidrofóbico.

[080] A modificação da superfície dos CNFs foi posteriormente analisada por Espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS). A análise foi realizada usando um espectrômetro comercial (Thermo Scientific K-Alpha) equipado com linha Mg K (h = 1253,6 eV) a baixa pressão e operado a 10 eV. Quando analisadas as proporções do átomo de carbono antes e depois da funcionalização, conforme a Tabela 3, abaixo, é verificado um aumento na quantidade de átomos de carbono presente na superfície, átomos estes provenientes do ácido oleico ligado ao polímero de CNF. A CNF isolada de Polpa Kraft de Eucalipto Branqueada controle (Figura 9A) e após o tratamento de funcionalização enzimática (9B). Espectros foram gerados através da técnica de espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), utilizando as dependências do Laboratório Nacional de Nanotecnologia do Centro Nacional de Pesquisas em Energia e Materiais (CNPEM). De maneira prática, é possível observar que houve alterações nas ligações presentes na CNF. Quando comparada a imagem 9A (controle) e 9B (funcionalizada), houve um aumento na quantidade das ligações do tipo carbono-carbono (C-C). Ademais, quando observado a imagem 9B, é verificado o surgimento de uma nova banda (289,04 e.V), representando ligações do tipo carbonila. Logo, a partir dos espectros gerados, é possível comprovar, por análises químicas, que houve modificação na composição química da superfície da CNF, originadas das reações de esterificação com o ácido oleico (um ácido orgânico de cadeia carbónica de 18 carbonos).

[081] A Tabela 4 apresenta a proporção dos átomos de carbono e sua relação aos átomos de oxigénio encontrados na superfície de filmes provenientes CNF derivada de Polpa Kraft Branqueada, antes e após as reações de esterificação enzimática.

Amostra Carbono (%) Nitrogénio (%) Relação oxigénio/ carbono

CNF BEKP 60,2±0,1 ,53 0,62 CNF BEKP

64,04±0,03 1 ,91 ±0, 11 0,48 FAO

[082] A presente invenção também provê o uso de uma lipase para a funcionalização de uma celulose, na proporção de lipase/celulose ser de 47 g de lipase para cada 1 g de celulose. Neste sentido, o Exemplo 3 revela a funcionalização enzimática de celulose nanofibrilada isolada a partir de polpa de bagaço de cana-de- açúcar branqueado.

[083] Inicialmente, a polpa celulósica de bagaço de cana-de-açúcar utilizada foi gerada após pré-tratamento por explosão a vapor seguida de deslignificação alcalina. O branqueamento do material resultante do processo de deslignificação foi realizado em duas etapas, uma ácida e outra alcalina. Na primeira etapa, em reator Parr com 2 L de capacidade, foram tratados 50 g secas do material, com razão sólido líquido 1 :20. Peróxido de hidrogénio (FI2O2) foi adicionado até concentração de 8% (m/m), assim como NaOFI 3% (m/m) e MgSC 1 ,2% (m/m). A reação ocorreu por 2 h à 80 ± 2 °C, sob constante agitação (120 rpm). Após esta etapa o material foi filtrado e lavado com um volume de água destilada proporcional a 20 vezes a massa do material seco, sendo 10 vezes em mistura e 10 vezes em fluxo de filtração à vácuo. A segunda etapa foi realizada em mesmo reator, com a mesma razão de sólidos (1 :20), utilizando toda a massa recuperada da reação anterior, e adicionando ácido acético concentrado até atingir concentração de 2,0 % v/m (volume em relação a massa seca), assim como clorito de sódio 6 % m/v. A reação foi conduzida a 75 ± 2 °C por 2 h. Com o intuito de remover uma concentração maior ainda de lignina, esta etapa foi repetida mais duas vezes. Logo, foram realizadas 4 reações de branqueamento, uma em meio em ácido e três em meio básico.

[084] Visando a produção da celulose nanofibrilada (CNF) uma suspensão de celulose (1 % de sólidos (m/m)) isolada a partir de bagaço de cana-de-açúcar branqueado foi processada em ultra-refinador de discos (SuperMassColloider, Masuko, Modelo MKCA6-5J), utilizando água como solvente. Os discos (modelo MKGA10-80) são feitos de material cerâmico (oxido de alumínio e resina) sem porosidades, evitando que qualquer infiltração de partícula nanométrica e também permitindo um melhor ajuste entre os discos. Um dos discos permaneceu estacionário e outro em movimento, com rotação de 1.600 rpm. A distância entre os discos foi determinada e fixada. Resumidamente, foi determinada a posição zero de movimento por meio do ruído gerado pelos discos se tocando. A partir da posição zero de movimento, foi feita a alimentação do ultra-refinador com a suspensão de celulose e os discos foram imediatamente ajustados para a posição -100 pm de amplitude entre discos. Embora a posição seja negativa a presença da suspensão de celulose garante que os discos não se toquem e não ocorra desgaste dos discos.

[085] Amostra de suspensão de CNF retirada logo após o processamento (consumo energético de 40 kWh/kg) foi diluída para uma concentração de aproximadamente 0,01% (m / v) e gotejada no suporte com mica. A mica com as amostras foi inserida no dessecador por pelo menos 4h. Após o preparo da amostra, imagens foram confeccionadas utilizando o microscópio Nanosurf FlexAFM (Suíça) e Sonda de sílica FMR (Nanoworld) no Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNnano) do Laboratório de Ciências de Superfície, Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Matéria (CNPEM, Campinas, Brasil). O sistema foi operado com a técnica de contato intermitente, na frequência de ressonância nominal de 75 kHz e constante de força nominal (mola) de 2,8 m/m. Os resultados apontam que sob as condições utilizadas foi possível produzir CNF com diâmetro extremamente pequenos e comprimentos maiores que 1 pm (Figura 10). Das imagens tratadas no programa Gwyddion 2.49 Software (64 bits), 100 medidas de diâmetro de algumas partículas de CNF foram tiradas e plotadas em um gráfico no software Origin (Versão 2019) para analisar a classe de diâmetro e o diâmetro médio. Os valores encontrados indicam que a maior parte da CNF produzida possuir diâmetro variando entre 10 e 20 nm, conforme pode ser observado na Figura 11. [086] Foram assim realizadas medidas de ângulo de contato através do goniómetro Ramé-Hart 300F1 (Tabela 5). O equipamento foi utilizado para medir o ângulo de contato com gotas de 1 pL de água deionizada sobre um filme preparado com as amostras CNF e CNF funcionalizadas. Os filmes foram preparados através da secagem de uma solução diluída (0,1 %) de CNF e CNF funcionalizadas por 24 h em temperatura ambiente. Para permitir um bom controle estatístico da medida, em cada amostra foram colocadas 3 gotas e em cada gota 5 medidas angulares foram realizadas. Importante ressaltar que não foi possível a quantificação do valor de ângulo de contato do controle devido a sua elevada hidrofilicidade, ou seja, o valor é 0 ou próximo a 0 (JONOOBI et al. , 2010a; BOZIC et al. , 2015). Inicialmente, é possível perceber que a rota bioquímica utilizada para funcional ização demonstrou resultado positivo, quando comparadas a CNF não funcionalizada (controle). Os ácidos oleico e butanoico apresentaram uma elevada hidrofobicidade quando comparados ao controle. [087] Tabela 5: Valores dos ângulos de contato dos filmes produzidos com CNF (de polpa de bagaço de cana branqueada) funcionaliza.

[088] A modificação da superfície das CNFs foi posteriormente analisada por Espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS). A análise foi realizada usando um espectrômetro comercial (Thermo Scientific K-Alpha) equipado com linha Mg K (h = 1253,6 eV) a baixa pressão e operado a 10 eV. Os resultados indicam que houve alterações claras na composição química da superfície, aumentando o número de ligações carbono-carbono e oxigênio-carbonila na celulose proveniente de diferentes matérias primas de origem vegetal, tal como se depreende da comparação dentre as Figuras 12A e 12B, Ademais, quando analisadas as proporções do átomo de carbono antes e depois da funcionalização, conforme a Tabela 6, abaixo, é verificado um aumento na quantidade de átomos de carbono presente na superfície, átomos estes provenientes do ácido oleico ligado ao polímero de CNF. Especificamente, as Figuras 12A e 12B exibem Espectros das ligações presentes na celulose gerados através da técnica de espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS): CNF isolada de polpa de bagaço de cana-de-açúcar branqueado controle (Figura 12A) e após o tratamento de funcionalização enzimática (Figura 12B). Espectros foram gerados através da técnica de espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), utilizando as dependências do Laboratório Nacional de Nanotecnologia do Centro Nacional de Pesquisas em Energia e Materiais (CNPEM). De maneira prática, é possível observar que houve alterações nas ligações químicas presentes na CNF. Quando comparada a imagem 12A (controle) e 12B (funcionalizada), houve um aumento tanto na quantidade das ligações do tipo carbono-carbono (C-C) quanto ligações do tipo carbonila (0-C=0). A matéria prima utilizada para se isolar a celulose foi o bagaço de cana-de-açúcar branqueado, que apresenta valores residuais de lignina (aproximadamente 4%). Essa lignina presente na CNF possui carbonilas (grupos ésteres), mesmo no material controle. Logo, a partir dos espectros gerados, é possível comprovar, por análises químicas, que houve modificação na composição química da superfície da CNF, originadas das reações de esterificação com o ácido oleico (ácido orgânico de 18 carbonos).

[089] A Tabela 6 exibe a proporção dos átomos de carbono e sua relação aos átomos de oxigénio encontrados na superfície de filmes provenientes CNF derivada de bagaço de cana-de-açúcar, antes e após as reações de esterificação enzimática.

Relação oxigénio/

Amostra Carbono (%) Nitrogénio (%) carbono

CNF BB 57,69±0,57 0,73 CNF BB FAO 59,33±0,29 2,35±0,05 0,58

[090] Analisando os resultados obtidos é possível concluir que houve modificações químicas e físicas na superfície da celulose utilizada, tanto a derivada de BEKP quanto a de bagaço branqueado, sendo essas modificações resultados de reações de esterificação catalisada por lipase, aumentando assim sua hidrofobicidade. Diferentes das tecnologias atualmente existentes, a metodologia proposta visa hidrofobizar a CNF utilizando a enzima lipase e utilizar ácidos orgânicos como grupos doadores acila.

[091] Assim sendo, é demonstrado que a tecnologia é funcional independente da fonte da celulose e do tipo de ácido orgânico. Neste sentido, corrobora o Exemplo 4, que ilustra uma reação de funcionalização enzimática com enzima imobilizada.

[092] Inicialmente foi realizada a troca de solvente da CMF da mesma maneira como citado nos exemplos anteriores. As reações de funcionalização com a enzima imobilizada (Lipase acrylic resin) foram conduzidas em tubos de centrífuga tipo Falcon de 50 mL, com uma massa reacional total de 45, 6g, sendo 6g de suspensão de CMF próximos a 1% m/m, 32, 5g de ácido butanoico, 5,9g de DMF, 1,2g de enzima sob agitação de tombo a 170 rpm. A quantidade foi de 2g de enzima na primeira reação. Para as outras reações os valores reacionais foram adaptados baseados na quantidade da enzima recuperada, mantendo sempre a proporção inicial. Parâmetros como temperatura e tempo, que foram mantidos constantes para todas as reações de reciclo em 45 °C e 48 h, respectivamente.

[093] Para a recuperação da enzima imobilizada utilizou-se de um processo de separação das enzimas antes (upstream) e depois (downstream) empregando dois sistemas de filtração. O Sistema de Filtração 1 utiliza um filtro de malha metálica em aço inox com porosidade de 0,5 mm. Diferentemente, o Sistema de Filtração 2, emprega um funil de Buchner aliado ao papel de filtro Whatman número 1. Inicialmente, a enzima foi lavada com água a exaustão no Sistema de filtração 1 e posteriormente lavada com hexano no Sistema de filtração 2. Ambos acoplados a um sistema com vácuo. Após estas etapas, a enzima foi seca em estufa (45°C) e armazenadas a 3°C até a sua adição no meio reacional (etapa upstream). Ao final de cada reação (etapa downstream) o meio reacional foi colocado no Sistema de filtração 1 e 200 ml de água destilada foram adicionadas. A torta filtrada foi então retirada e colocada no sistema de filtração 2 e hexano foi adicionado. Repetiu-se essa operação por mais duas vezes, e o material filtrado foi então centrifugado a 4.789g por 5 min para a retirada do ácido butírico e do DMF e consequente concentração da CMF. Ao final das etapas de separação, a enzima imobilizada recuperada foi armazenada em geladeira. A CMF proveniente de todas as etapas de separação foi centrifugada em meio aquoso por mais três vezes ou até cessar a variação no valor do pH, indicando que o excesso de ácido foi retirado.

[094] Utilizando a técnica AFM-FTIR é possível verificar a presença ou não das bandas de C-O-OFI (carboxila) de ésteres, encontradas na região de 1730 a 1750 crrr ¹ . Além disso, bandas típicas de ligações O-FI presentes na celulose encontradas nos monômeros de glicose também podem ser evidenciadas (1640 cm ¹ ), conforme Figura 13. Nos espectros obtidos, as CMF funcionalizadas (CMF-Fs) apresentaram as bandas de C-O-OFI (carboxila) não evidenciadas na CMF controle, indicando quimicamente a esterificação das microfibras. Portanto, foi possível comprovar quimicamente a ocorrência da funcionalização da CMF em três diferentes reações de reciclo, demonstrando que é possível esterificar a CMF utilizando a mesma enzima por pelo menos cinco vezes (CMF-F5). Os resultados aqui demonstrados não indicam a intensidade da funcionalização devido ao fato desta técnica ser apenas qualitativa.

[095] Os valores de ângulo de contato para os filmes de CMF funcionalizadas (CMF- Fs) com a lipase imobilizada, estão apresentados na Tabela 7, abaixo. O filme da CMF funcionalizada com a lipase imobilizada na primeira reação (CMF-F1 ) resultou em um ângulo de contato de 114°. Além disso, a enzima imobilizada se mostrou capaz de funcionalizar até a quinta reação de reciclo. Logo, os valores de ângulo de contato obtidos foram superiores ao controle (CMF), demonstrando que a CMF foi funcionalizada em todas as cinco reações de reciclo testadas.

[096] A Tabela 7 exibe o ângulo de contato para as CMFs funcionalizadas empregando enzima imobilizada.

Reciclo Amostra-Reação Ângulo de Contato (Q)

CMF (controle) 30°

CMF-F1 114.9 °

1 CMF-F2 77.2 °

2 CMF-F3 66.7 °

3 CMF-F4 55.4 °

4 CMF-F5 74.5° [097] *CMF: CMF controle

[098] ** CMF F1: CMF após uma reação com a enzima imobilizada, CMF-F2: CMF após duas reações com a mesma enzima imobilizada empregada anteriormente e por conseguinte até a CMF-5. [099] Mais uma vez, está demonstrado que a presente invenção é funcional independente da fonte da celulose e do tipo de ácido orgânico utilizando lipase livre e imobilizada.

[0100] A celulose funcionalizada, objeto da presente invenção, pode ainda ser incorporada em um artigo de uso, como filmes, formulações não aquosas a base de solventes orgânicos, o que permite obter um artigo compreendendo a celulose funcionalizada, em que apresenta um grau de funcionalização (substituição) de pelo menos 0,01. [0101] A tecnologia proposta possui inúmeras aplicações podendo gerar desde um material novo e de alto valor agregado até ser utilizada para diminuir custos para o transporte de celulose, especialmente em escalas micro e nano, diminuindo o processo de hornificação previamente existente, como a aglomeração das micro e nanofibrilas de celulose devido ao número elevado de hidroxilas presentes na superfície durante o processo de secagem, sendo um efeito negativo reduzindo suas propriedades técnicas. Portanto, o processo de funcionalização hidrofóbica catalisado por enzimas, particularmente lipases, utilizando ácidos orgânicos, preferivelmente um ácido orgânico de cadeia carbónica de 2 a 18 carbonos, mais preferencialmente ácidos graxos e, ainda mais preferencialmente, ácidos graxos selecionados de ácido butanoico, ácido oleico, ácido palmítico, ácido mirístico ou suas misturas; possui características atrativas, como condições brandas de reação e são facilmente aplicáveis em diversos setores industriais, entre eles, o setor papeleiro, embalagens e biomédico. Tais celuloses com hidrofobicidade aumentada apresentam como diferencial a elevada hidrofobicidade com maior compatibilidade a extensa gama de materiais, além de dar aplicação, como matéria prima, a um subproduto industrial, extremamente abundante.