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Substrato do papel flexível: produção sem resíduos tóxicos

As vantagens do substrato baseado em biocelulose criado pelos brasileiros estão relacionadas com o fator ambiental e com o sistema produtivo mais simples, além da matéria-prima renovável. Também chamada de celulose bacteriana (CB), ela é produzida pela bactéria Gluconacetobacter xylinus na forma de mantas altamente hidratadas, com 99% de água e apenas 1% de celulose. Seu processo produtivo não gera resíduos tóxicos ao ambiente como ocorre no método tradicional de produção de celulose. Por ser biodegradável e biocompatível, permite também o uso na fabricação de dispositivos médicos. “Embora possua a mesma estrutura química da celulose de plantas, a biocelulose apresenta, em comparação à sua congênere vegetal, maior pureza, alta cristalinidade e excepcional resistência mecânica”, explica o químico Younés Messaddeq, professor do Laboratório de Materiais Fotônicos (Lamf) do IQ-Unesp.

Na preparação final do papel transparente, os pesquisadores incorporaram um sistema híbrido contendo alumina e siloxano, um tipo de polímero à base de silício, à estrutura microfibrilar das membranas de biocelulose. A adição desses compostos eleva a transparência do biopaper, que saltou de um índice próximo a 40% na região visível do espectro eletromagnético para mais de 90%, diz Hernane Barud, doutorando em química do Lamf. A síntese do material híbrido alumina-siloxano fez parte da tese de doutorado do pesquisador José Maurício Almeida Caiut, que é bolsista de pós-doutorado da FAPESP no IQ-Unesp.

Luz própria - A biocelulose tem a estrutura de uma rede tridimensional de fios de dimensões nanométricas (medidas equivalentes a 1 milímetro dividido por 1 milhão) – as nanoceluloses – e proporciona um amplo leque de aplicações, que vai da medicina, como substituta temporária de pele em curativos que já estão à venda, produzidos pela empresa Fibrocel, de Londrina, no Paraná, à indústria de alimentos, na fabricação de fibras dietéticas, como a nata de coco, passando por substratos flexíveis para a deposição de Oleds, sigla em inglês para dispositivos orgânicos emissores de luz. A vantagem dos Oleds ante as telas convencionais (plasma, LCDs) atualmente em uso é sua capacidade de produzir luz própria. Sua estrutura baseia-se na colocação de películas orgânicas entre dois materiais condutores. Quando uma corrente elétrica passa por ele, o dispositivo emite luz brilhante, num processo conhecido como eletroluminescência.

O protótipo preparado pela Unesp e Inmetro é baseado na fabricação de Oleds sobre um substrato flexível, o biopaper, e tem estrutura semelhante à de um sanduíche. Ele é composto por uma série de filmes nanométricos com propriedades e funções específicas. O substrato, por sua vez, é composto pela biocelulose, uma camada de material condutor e uma camada de dióxido de silício (SiO2) que tem a função de retirar a rugosidade do papel que interfere na condução elétrica do dispositivo. O material condutor é nesse caso um filme de óxido de índio dopado com estanho, composto que leva o nome de ITO, ou indium tin oxide, material usado na fabricação de telas de cristal líquido.

Na divisão de tarefas, coube à Unesp a criação da biocelulose e do biopaper, enquanto o Laboratório de Dispositivos Orgânicos (Lador) da Divisão de Metrologia Científica do Inmetro ficou responsável pela fabricação e caracterização do Foled. “Uma das missões do nosso laboratório é realizar pesquisas metrológicas de novas tecnologias baseadas em materiais orgânicos, além de apoiar a indústria nacional e outros centros de pesquisa no desenvolvimento e na caracterização de materiais”, afirma Cristiano Legnani, pesquisador do Lador. “Desde 2006 estamos desenvolvendo no Inmetro pesquisas em Oleds sob vidro e também sob substratos flexíveis poliméricos, como poliuretano e polieteremida.”