Laboratório de Controle e Processos de Polimerização

No dia 12/09/2022 o pesquisador Fernando Elias Guckert defendeu sua Dissertação de Mestrado intitulada “Synthesis of polybutylene succinate by enzymatic transesterification:A study of kinetic behavior and enzymatic stability in the reuse of immobilized lipase“. O objetivo dessa pesquisa foi descrever o comportamento cinético da síntese de Polibutileno Succinato (PBS) através da transesterificação enzimática de dietilsuccinato e 1,4-butanodiol utilizando lipase imobilizada (N435) em reações em massa e solução. Além disso, foi investigada a recuperação e reutilização do biocatalisador em novos ciclos de produção de PBS, para avaliar a atividade enzimática e a estabilidade na reutilização, bem como o grau de polimerização e distribuição da massa molar dos materiais poliméricos obtidos pelo processo de síntese.

“Para as reações em massa, foram utilizados 0,1 mol de cada monômero (DS e BDO), sob agitação de 400 rpm e vácuo de 0,1 atm, avaliando-se o efeito das concentrações de N435 (5, 10 e 20 m/m%) e temperatura (60 a 100 °C). Para as reações em solução, as condições foram similares, avaliando-se a adição de 5 e 50 m/m% de DE no meio reacional. A quantidade de N435 foi fixada em 10 m/m%, avaliando-se as temperaturas de 70, 80 e 90 °C. Em cada sistema, foram selecionadas as melhores condições de síntese para a análise do reuso da N435. As reações em massa apresentaram limitações difusionais das cadeias até o sítio ativo da enzima imobilizada, devido às altas viscosidades do meio nas temperaturas investigadas.

Nas reações em massa, a condição de melhor desempenho foi com 10 m/m% de N435 a 90 °C. O tempo de reação foi de 90 minutos, obtendo-se 8,08 g de subprodutos (sendo 9,20 o valor estequiométrico) e Mw de 4000 g.mol-1. Nesta condição, o procedimento de reuso apresentou 4 ciclos com boa estabilidade enzimática. A atividade inicial da N435 foi 32,4 U.g-1, decaindo para 3,8 U.g-1 ao final do reuso. Além disso, testes indicaram entupimento dos poros do suporte enzimático por cadeias poliméricas após o reuso, contribuindo para o decaimento da atividade enzimática. Para o sistema em solução, maiores taxas de remoção de etanol foram observadas com 5 m/m% de DE. Limitações viscosimétricas ainda foram observadas nesta condição, decaindo com o aumento das temperaturas de reação. Utilizando-se 50 m/m% de DE, foram observados maiores tempos de reação, devido à menor viscosidade gerada pelo solvente. Porém, quanto maior a diluição, menores taxas de reação foram obtidas. Dessa forma, a condição de 5 m/m% de DE apresentou destaque, com valores de Mw entre 2500 e 3350 g.mol-1, sendo aplicada aos procedimentos de reuso, na temperatura de 70 °C (condição ótima de operação da N435), em reações de 60 minutos. Na presença do DE, os resultados indicaram perda significativa de atividade, onde a atividade enzimática inicial foi 31,1 U.g-1, decaindo para 4,5 U.g-1 após o primeiro ciclo de uso, e 1,9 U.g-1 ao fim de 3 ciclos. Um grande decaimento no rendimento em massa do polímero foi observado, em que o valor inicial foi 74,9 %, decaindo para 16,9 % no 3° ciclo de reuso. Testes adicionais sobre os efeitos do DE em contato com a N435 indicaram interações no suporte da enzima, causando maior porosidade, além da lixiviação da enzima adsorvida no suporte, justificando a perda de atividade da N435. Comparando-se os resultados de reuso da N435, o sistema em massa foi mais eficiente, com maior estabilidade da enzima, enquanto que o uso do solvente aumentou as taxas de perda de atividade”.

Nossos Parabéns ao novo Mestre e aos orientadores da pesquisa!