Apresentação de Mathias Strauss, pesquisador do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano), realizada dia 6 de maio de 2017 durante a programação do Festival Path. O LNNano é integrante do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em Campinas-SP.

1. O que esconde
o bagaço da cana?

2. Mathias Strauss
Pesquisador do LNNano/CNPEM
Responsável pelas pesquisas sobre nanomateriais
de carbono a partir de fontes renováveis
• Doutor em Química
• Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
• Leibniz Universität Hannover (Alemanha)

3. Os produtos e
processos da indústria
sucroalcooleira
1 tonelada
de cana
40 L de
etanol
60 kg de
açúcar
Sobram 300 kg de bagaço de cana!
transporte lavagem moagem
fermentaçãodestilação

4. A indústria sucroenergética brasileira
O Brasil é líder mundial na produção de biocombustíveis,
principalmente devido ao etanol.
39.814,8 mil toneladas de açúcar.
9.110,9 mil hectares (equivalente a
área de 57 mil parques Ibirapuera).
694,5 milhões de toneladas de cana-
de-açúcar.
27,9 bilhões de litros de etanol
(equivalente ao volume de água de 4,5
lagoas Rodrigo de Freitas).

5. A indústria sucroenergética brasileira
O Brasil é líder mundial na produção de biocombustíveis,
principalmente devido ao etanol.
39.814,8 mil toneladas de açúcar.
9.110,9 mil hectares (equivalente a
área de 57 mil parques Ibirapuera).
694,5 milhões de toneladas de cana-
de-açúcar.
27,9 bilhões de litros de etanol
(equivalente ao volume de água de 4,5
lagoas Rodrigo de Freitas).

6. A indústria sucroenergética brasileira
O Brasil é líder mundial na produção de biocombustíveis,
principalmente devido ao etanol.
39.814,8 mil toneladas de açúcar.
9.110,9 mil hectares (equivalente a
área de 57 mil parques Ibirapuera).
694,5 milhões de toneladas de cana-
de-açúcar.
27,9 bilhões de litros de etanol
(equivalente ao volume de água de 4,5
lagoas Rodrigo de Freitas).

7. A indústria sucroenergética brasileira
O Brasil é líder mundial na produção de biocombustíveis,
principalmente devido ao etanol.
39.814,8 mil toneladas de açúcar.
9.110,9 mil hectares (equivalente a
área de 57 mil parques Ibirapuera).
694,5 milhões de toneladas de cana-
de-açúcar.
27,9 bilhões de litros de etanol
(equivalente ao volume de água de 4,5
lagoas Rodrigo de Freitas).

8. A indústria sucroenergética brasileira
O Brasil é líder mundial na produção de biocombustíveis,
principalmente devido ao etanol.
39.814,8 mil toneladas de açúcar.
9.110,9 mil hectares (equivalente a
área de 57 mil parques Ibirapuera).
694,5 milhões de toneladas de cana-de-
açúcar.
27,9 bilhões de litros de etanol
(equivalente ao volume de água de 4,5
lagoas Rodrigo de Freitas).
A partir do bagaço da cana:
Energia elétrica
(~16% da matriz energética nacional)
Etanol 2G
(Pode duplicar a produção de etanol)
vs.

9. Volume
gigantesco
Potencial
subestimado
200 milhões de
toneladas por ano
Majoritariamente energia
elétrica
O bagaço da cana-de-açúcar
X

10. Volume
gigantesco
Potencial
subestimado
200 milhões de
toneladas por ano
Majoritariamente energia
elétrica
O bagaço da cana-de-açúcar
X
Aplicações nanotecnológicas!
NOVAS OPORTUNIDADES

11. Usando uma
das máquinas
mais
perfeitas da
natureza.
Para converter luz Solar e CO2
em materiais nanoestruturados!

12. O que é nanotecnologia?
Bola
30 cm
Pulga
1 mm
Glóbulo
vermelho
7 µm
Vírus
150 nm
Fulereno
0,8 nm
Diâmetro do cabelo
humano
7 µm
TiO2 de protetor solar
35 nm
Espessura do
DNA
2 nm
NANOMATERIAL:
Material com qualquer dimensão externa ou estruturas internas ou na
superfície em escala nanométrica (1-100 nm)
1m 1mm 1µm 100nm 1nm
1m 10-6m10-2m 10-3m 10-4m 10-5m10-1m 10-7m 10-8m 10-9m 10-10m

13. Materiais condutores
Condicionadores de solo
Materiais
de carbono
Negros de fumo
Carvões ativos
Duas rotas para transformação
do bagaço em materiais nanoestruturados
Géis de nanocelulose
Fibras de reforço
Adesivos
Aerogéis
Materiais de
celulose

14. Processo de conversão termoquímica de qualquer tipo de biomassa
ou materiais orgânicos
Biocarvão Bio-óleo Biogás
Combustíveis, química fina Geração de energia,
gás de síntese
Materiais de carbono
Pirólise de biomassa

15. Carvões ativos
Biocarvão
Fenol
Azul de metileno
Propano
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
Porosidade da área superficial
Eficiênciaderemoção(%)
Qs(mLvoc/G)
100
80
60
40
20
0
Carvão ativo 1
Carvão ativo 2
Adsorção de poluentes
Carvões comerciais

16. Quantas colheres de sopa
de carvão ativo possuem
área superficial equivalente
a um campo de futebol?
A) 1.138.470
B) 7.854
C) 1

17. Quantas colheres de sopa
de carvão ativo possuem
área superficial equivalente
a um campo de futebol?
A) 1.138.470
B) 7.854
C) 1

18. Quantos kg de carvão são
usados por dia para tratar
a água de um milhão de
habitantes?
A) 200 kg
B) 1.000 kg
C) 2 kg

19. Quantos kg de carvão são
usados por dia para tratar
a água de um milhão de
habitantes?
A) 200 kg
B) 1.000 kg
C) 2 kg

21. 30% da composição dos pneus
é negro de fumo
x500
Plástico com
bionegro de fumo
X25.000
Negros de fumo

22. Desempenho mecânico
e térmico competitivo
Tensão máxima
Tensão na ruptura
Módulo elástico
5MPa
Polietileno
puro (PE)
PE + 5% NF
comercial
PE + 5% bNF
(de bagaço)
Td 421,3 435,1 441,9
Tf 109,3 112,0 113,0
Tc 86,2 88,0 87,8
Negro de fumo
Polietileno
puro (PE)
PE + 5% NF
comercial
PE + 5% bNF
(de bagaço)

23. Negro de fumo condutor
ON
OFF
e-
e-
e-
e-
e-
e-
x2500
x600k
Tinta condutora - Aplicação via “silk screen”
Impressão 3D
Estrutura tipo grafite

24. Condicionador de solo
↓Irrigação ↓Fertilização
70% da água no
Brasil é usada na
agricultura.
Brasil é o maior
importador de
fertilizantes.
Biocarvão
nanoestruturado
Nanotecnologia inspirada nos
ancestrais amazônicos
Terra preta
de índio
Solo tropical
comum
Fertilizante de
biocarvão
NPK
comercial
Controle Formulado

25. Fibras de reforço
Por que adicionar fibras em plásticos?
Módulo elástico
Microtomografia
PE PE+
fibra
PE+
fibra
modificada
14,6 MPa
36,4 MPa
53,7 MPa
• Sustentáveis
• Resistentes
• Baratos
• Leves
+350%

26. Agroquímicos
Géis de nanocelulose
Tintas
Cosméticos
Fármacos
Alimentos
1% de nanocelulose
microfibrilada em água
Celulose
microfibrilada
Celulose
nanocristalina
500 nm 400 nm

27. Aerogéis
↑Porosidade
↓Densidade
Bactericida
Magnético
Conductor
etc...
Congelar
Liofilizar
Isolantes térmicos e
acústicos

28. s/ adesivo
Adesivo de
celulose
Adesivo de
PVA
LReciclagem do papel com adesivo
J J
Ensaio mecânico de papéis colados
Adesivos