GRUPO DE PESQUISA EM GÉIS E POLÍMEROS

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS ESCOLA DE ENGENHARIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA GRUPO DE PESQUISA EM GÉIS E POLÍMEROS LABORATÓRIO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE POLÍMEROS PORTFOLIO INSTITUCIONAL NOVEMBRO DE 2018

2 SUMÁRIO 1. Nome do Grupo de Pesquisa Nome do Laboratório Missão Histórico e Descrição Estrutura Organizacional Descrição das atividades / Subáreas e Linhas de pesquisa Pesquisadores Infraestrutura Fontes de financiamento / Parcerias

3 GRUPO DE PESQUISA EM GÉIS E POLÍMEROS LABORATÓRIO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE POLÍMEROS PORTFOLIO INSTITUCIONAL 1. Nome do Grupo de Pesquisa Géis e Polímeros (registrado no Diretório dos Grupos de Pesquisa no Brasil CNPq* e certificado pela Instituição) *CNPq Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico 2. Nome do Laboratório Laboratório de Ciência e Tecnologia de Polímeros LCTP 3. Missão Promover o desenvolvimento científico e tecnológico do país, em particular do Estado de Minas Gerais, na área de materiais poliméricos e suas aplicações, por meio da produção do conhecimento e da formação de recursos humanos críticos, éticos e criativos, em nível de graduação e de pós-graduação. 3

4 4. Histórico e descrição O Grupo de Pesquisa em Géis e Polímeros da Universidade Federal de Minas Gerais GPGP/UFMG, criado pelo professor Roberto Fernando de Souza Freitas, iniciou suas atividades em agosto de 1986, com a montagem do Laboratório de Ciência e Tecnologia de Polímeros do Departamento de Engenharia Química da Universidade Federal de Minas Gerais LCTP/DEQ/UFMG, localizado na sala 601 do prédio AG da Escola de Engenharia da UFMG - EEUFMG, à Rua Espírito Santo, 35 Belo Horizonte MG, ocupando uma área total de aproximadamente 120m 2. Os primeiros projetos foram desenvolvidos no eixo temático de géis e soluções poliméricas que acabou por se constituir como a identidade do grupo, tornando-o referência nacional e internacional na área. Ao longo de 32 anos de atividades, outros pesquisadores foram incorporados ao grupo, vários dos quais com trabalhos desenvolvidos no próprio Laboratório, como ex-alunos de graduação e de pós-graduação. Hoje, coordenado pelo professor Ricardo Geraldo de Sousa, o grupo é constituído por quatro pesquisadores, três deles docentes, todos doutores titulados em instituições de ponta no Brasil e no exterior, por alunos de graduação (iniciação científica) e de pós-graduação, por estagiários, e por técnicos de laboratório, de nível médio e de nível superior. Adicionalmente, conta com vários colaboradores em outros Departamentos da UFMG, em outras universidades, em institutos de pesquisa e em empresas. As atividades do grupo, dentro da área de Ciência e Tecnologia de Polímeros, foram gradativamente ampliadas, incluindo-se outros eixos temáticos, concentrando-se, hoje, em torno de três subáreas, abrangendo nove linhas de pesquisa, cada uma delas com um ou mais projetos em andamento. Os projetos desenvolvidos apresentam um equilíbrio entre uma vertente fortemente científica e outra essencialmente tecnológica. O grupo apresenta forte interação com o setor industrial, com vários projetos em parceria já desenvolvidos e 4

5 em andamento. Cemig e Petrobras são algumas das empresas parceiras em projetos diversos. Particularmente, cumpre destacar os inúmeros projetos de apoio ao desenvolvimento da cadeia produtiva do plástico, em especial junto ao setor de reciclagem. Ao longo de seu processo de formação e consolidação, o GPGP/UFMG participou de vários movimentos importantes no contexto do desenvolvimento da área de polímeros no Brasil, incluindo a atuação junto à Associação Brasileira de Polímeros ABPol, desde a sua fundação, à Revista Polímeros: Ciência e Tecnologia, desde a sua criação, ao Congresso Brasileiro de Polímeros CBPol, em suas quatorze edições, e à International Union of Pure and Applied Chemistry IUPAC, contribuindo, inclusive, para que o Brasil fosse sede do World Polymer Congress MACRO2006, realizado no Rio de Janeiro. De extrema relevância, pelo seu caráter simbiótico, têm sido as interações e parcerias com grupos de pesquisa na UFMG, no Estado de Minas Gerais, em diversos estados do Brasil e em diversos países do mundo. Com uma produção científica qualitativamente relevante, em periódicos nacionais e internacionais, ativa participação em eventos científicos na área e fortemente envolvido com a formação de recursos humanos, em nível de graduação e de pós-graduação, o Grupo de Pesquisa em Géis e Polímeros da UFMG constitui-se como um centro de excelência na área, contribuindo para o desenvolvimento científico e tecnológico do país em área multidisciplinar, que se situa na fronteira do conhecimento. Em julho de 2009, em consequência da transferência da Escola de Engenharia para o campus da Pampulha, o LCTP/DEQ/UFMG passou a ocupar um amplo espaço, com uma moderna infraestrutura, no Prédio II das novas instalações da EE/UFMG. 5

6 5. Estrutura Organizacional O Grupo de Pesquisa em Géis e Polímeros da UFMG conta, em sua organização, com um Grupo Gestor, composto por seus quatro membros pesquisadores, cujas atividades se estruturam em sete setores. Infraestrutura Laboratorial o Atribuição Geral: garantir o adequado funcionamento de todas as atividades do Laboratório de Ciência e Tecnologia de Polímeros. Gestão de Projetos o Atribuição Geral: garantir a adequada gestão de projetos. Gestão de Recursos Humanos o Atribuição Geral: garantir a adequada gestão de recursos humanos Prospecção de Oportunidades o Atribuição Geral: garantir a identificação de oportunidades de projetos e parcerias, bem como as ações necessárias para viabilizar a sua consecução. Marketing o Atribuição Geral: garantir a adequada imagem do Grupo e a divulgação de suas atividades. Produção Técnico-científica o Atribuição Geral: garantir a organização da produção técnico-científica do Grupo, bem como as ações necessárias para incrementar, com qualidade, tal produção. Planejamento e Desenvolvimento o Atribuição geral: garantir a identificação e implementação de ações para o atendimento de necessidades futuras do Grupo, bem como o estabelecimento de uma cultura permanente de planejamento. 6

7 6. Descrição das atividades / Subáreas e Linhas de pesquisa A seguir, é apresentada uma descrição das subáreas em torno das quais se organiza o trabalho do grupo, com as respectivas linhas de pesquisa. Dentro de cada linha de pesquisa, são desenvolvidos um ou mais projetos. Detalhes sobre cada projeto podem ser encontrados na página do grupo, em Subárea A: Polímeros funcionais e géis poliméricos: fundamentos e aplicações Esta subárea se organiza em torno de cinco linhas de pesquisa e inclui todos os projetos desenvolvidos envolvendo géis poliméricos inteligentes, polímeros bioconjugados, polímeros molecularmente impressos (MIPs), dispositivos para liberação controlada e hidrogéis superabsorventes (SAPs) para uso em processos de concentração de soluções biológicas, para separação seletiva de biomoléculas, para aplicações diversas na área médico-farmacêutica e para utilização na área agrícola. Na sua vertente científica, inclui estudos de síntese, caracterização, termodinâmica e transferência de massa. No seu viés tecnológico, caracteriza-se pela utilização dos sistemas poliméricos desenvolvidos em aplicações específicas, incluindo concentração de calicreína urinária humana e de outros sistemas biológicos, separação e concentração dos componentes do soro do leite, separação seletiva de fármacos antimaláricos e outros, liberação controlada de medicamentos e utilização racional de água, nutrientes, herbicidas e pesticidas, na agricultura. Linha de Pesquisa A.1: Géis poliméricos inteligentes Estudo de géis poliméricos inteligentes, ou seja, géis que apresentam variações significativas de volume para variações relativamente pequenas nas condições da vizinhança, incluindo temperatura, ph e composição do meio. Envolve estudos de síntese, caracterização, transferência de massa e termodinâmica desses sistemas e a sua utilização na concentração de soluções de macromoléculas, particularmente na área biológica. Desenvolvimento de géis customizados, isto é, géis específicos para separações específicas. Linha de Pesquisa A.2: Polímeros bioconjugados Estudo de polímeros telequélicos, particularmente bioconjugados poliméricos, ou seja, polímeros com massa molar controlada, conectados, através de técnicas específicas de imobilização covalente, a uma biomolécula como, por exemplo, proteínas, glicoproteínas (lectinas) e polissacarídeos, com habilidade de reconhecimento molecular, por meio dos sítios ativos. Envolve estudos de síntese e de caracterização desses sistemas e a sua aplicação na separação de substâncias biológicas, como a lactose presente no soro do leite, 7

8 e em diagnósticos, como a taxa de glicose no sangue. Desenvolvimento de bioconjugados poliméricos customizados, isto é, polímeros responsivos capazes de reconhecer, seletivamente, biomoléculas específicas. Linha de Pesquisa A.3: Polímeros molecularmente impressos (MIPs) Estudo de polímeros molecularmente impressos ( Molecularly Imprinted Polymers MIPs), ou seja, polímeros tridimensionais, sintetizados ao redor de uma molécula molde, capazes de efetuar seletivamente o reconhecimento molecular, comportando-se como materiais biomiméticos, simulando os mecanismos verificados em estruturas naturais, como anticorpos e enzimas. Envolve estudos de síntese e de caracterização desses sistemas e a sua aplicação na área farmacêutica, em processos de extração em fase sólida (SPE), de microextração em fase sólida (SPME) e em cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). Desenvolvimento de MIPs para separação seletiva de fármacos diversos, em particular de antimaláricos, como a lumefantrina, no plasma sanguíneo. Linha de Pesquisa A.4: Dispositivos para liberação controlada Estudo e desenvolvimento de dispositivos para liberação controlada. Envolve o estudo da síntese, caracterização, degradação e transferência de massa de hidrogéis, biopolímeros e híbridos capazes de imobilizar e liberar princípios ativos em meios específicos. Desenvolvimento de novos materiais com características estruturais e químicas, macroscópicas ou microscópicas, especificamente desenhadas, para aplicações diversas, particularmente, em tecnologia farmacêutica. Linha de Pesquisa A.5: Polímeros superabsorventes (SAPs) Estudo de hidrogéis poliméricos superabsorventes (SAPs), isto é, géis capazes de absorver uma quantidade de água, no mínimo, 100 vezes a sua massa seca. Envolve estudos de síntese, caracterização, transferência de massa e termodinâmica desses sistemas e a sua utilização em diferentes aplicações, particularmente na área agrícola, no combate à desertificação e na administração ambientalmente sustentável de nutrientes, herbicidas e pesticidas. Desenvolvimento de SAPs customizados, ou seja, superabsorventes com estrutura e capacidade de expansão específicas, para aplicações específicas. 8

9 Subárea B: Materiais poliméricos para aplicações seletivas Esta subárea se organiza em torno de duas linhas de pesquisa e inclui todos os projetos envolvendo a utilização e/ou o desenvolvimento de materiais poliméricos para aplicações específicas selecionadas, com elevado potencial de inovação. Os projetos apresentam uma forte componente tecnológica, na medida em que envolvem aplicações diversas nas quais o polímero desempenha um papel fundamental na garantia de um conjunto de propriedades. Por outro lado, os projetos se revestem de um caráter científico acentuado, na medida em que buscam estabelecer correlações entre estrutura e propriedades. Envolve o estudo de materiais poliméricos para aplicação no setor elétrico e como aditivos para óleos lubrificantes automotivos. Linha de Pesquisa B.1: Materiais poliméricos para aplicação no setor elétrico Estudo de materiais poliméricos utilizados em componentes e equipamentos do setor elétrico, envolvendo dois eixos temáticos: desenvolvimento de metodologias, técnicas e procedimentos para caracterização de polímeros utilizados nesse setor, incluindo determinação de fatores de degradação, e estudos do comportamento e do envelhecimento desses materiais, visando a predição de sua vida útil. Envolve, ainda, o desenvolvimento de novos materiais para o setor, como novos revestimentos para cabos elétricos com maior suportabilidade ao trilhamento elétrico para redes de distribuição compactas (RDPs). Esta linha de pesquisa contempla, ainda, na linha temática de alternativas energéticas, o estudo de células a combustível a base de eletrólitos poliméricos, envolvendo a síntese e a caracterização de novas membranas ( Proton exchange membranes PEM). Linha de Pesquisa B.2: Polímeros melhoradores do índice de viscosidade (MIVs) como aditivos para óleos lubrificantes automotivos Estudo de polímeros utilizados como aditivos melhoradores do índice de viscosidade (MIVs) para óleos lubrificantes automotivos, tendo como foco dois aspectos básicos: as suas propriedades como melhoradores do índice de viscosidade e o seu comportamento quando submetidos a elevadas taxas de cisalhamento. Envolve a síntese e a caracterização de novos polímeros, e o estabelecimento de correlações entre a estrutura e a composição desses polímeros e o comportamento reológico e desempenho de óleos aditivados. 9

10 Subárea C: Reciclagem de materiais poliméricos Esta subárea se organiza em torno de duas linhas de pesquisa e inclui todos os projetos envolvendo a utilização sustentável dos materiais poliméricos. Os projetos contemplam a identificação, a avaliação e ações de minimização de potenciais passivos ambientais poliméricos, estudos sobre o processamento dos materiais poliméricos para geração de novos produtos, apoio a micro e pequenas empresas na área de reciclagem de polímeros e formulação de proposta de inclusão social tendo a reciclagem de materiais poliméricos como eixo temático. Se orientam ao longo de duas diretrizes: a mitigação ou eliminação do potencial passivo ambiental representado pelos polímeros e a necessidade de se agregar valor à reciclagem desses materiais. Linha de Pesquisa C.1: Avaliação de potenciais passivos ambientais poliméricos e ações de mitigação Estudo de materiais poliméricos que podem se constituir em passivos ambientais, incluindo sacolas plásticas e materiais de componentes e equipamentos do setor elétrico e do setor de informática, dentre outros. Envolve a caracterização desses materiais, estudos de degradação, avaliação de potencial de reuso e de reciclagem e desenvolvimento de ações de mitigação, incluindo projetos e elaboração de materiais de educação ambiental, palestras técnicas, desenvolvimento de novos produtos e projetos de inclusão social. Linha de Pesquisa C.2: Reciclagem mecânica de materiais poliméricos Estudo do processamento mecânico de materiais poliméricos para obtenção de novos produtos. Como pesquisa básica, envolve o estudo da etapa de extrusão associada às propriedades reológicas e térmicas dos materiais poliméricos. Em sua vertente tecnológica, envolve o dimensionamento de plantas de reciclagem e das variáveis associadas às diversas etapas, bem como o desenvolvimento de projetos de apoio a micro e pequenas empresas. 10

11 7. Pesquisadores Ricardo Geraldo de Sousa Coordenador / Docente Doutorado Universidade Federal de Minas Gerais 1997 Cynthia D Avila Carvalho Erbetta Doutorado Universidade Federal de Minas Gerais 2015 Maria Elisa Scarpelli Ribeiro e Silva - Docente Doutorado Universidade Federal de Minas Gerais 2000 Roberto Fernando de Souza Freitas - Docente Doutorado Universidade de Minnesota EUA

12 8. Infraestrutura O Laboratório de Ciência e Tecnologia de Polímeros LCTP ocupa uma área de aproximadamente 110m 2, no 5 o Andar do Prédio II (salas 5214 e 5217) das novas instalações da Escola de Engenharia no campus da Universidade Federal de Minas Gerais, à Av. Antônio Carlos 6627, Pampulha, Belo Horizonte. Ocupa, ainda, uma área adicional, climatizada, de aproximadamente 35m 2 (sala 5215), na qual se localiza a infraestrutura analítica, com equipamentos de última geração para a análise e identificação de materiais, particularmente, materiais poliméricos, incluindo sistema de análise térmica e sistema de reometria, dentre outros. Em parceria com o Departamento de Engenharia Elétrica da UFMG, o GPGP/UFMG compartilha uma área de aproximadamente 20m 2, junto ao Laboratório de Extra Alta Tensão (LEAT) da UFMG. Nessa área, denominada Laboratório de Materiais Poliméricos aplicados ao Setor Elétrico, são desenvolvidos ensaios de envelhecimento acelerado de materiais, estando equipada com duas câmaras de intemperismo. A seguir, são relacionados alguns dos equipamentos disponíveis no LCTP. A relação completa pode ser encontrada na página do grupo, em EQUIPAMENTO MODELO FABRICANTE Analisador de área superficial e tamanho de poros NOVA 3500e Quantachrome Instruments Câmara climática ZTSO061L Zundar Câmara de Estresse Elétrico CRJO-01 Fabricação própria Cromatógrafo Líquido de Alto Desempenho - HPLC ULTIMATE 3000 Dionex DSC Q20 TA Instruments DSC 60 Shimadzu DMA Q800 TA Instruments Extrusora dupla rosca LTE Labtech FTIR Nicolet 6700 Thermo Scientific Gerador de N2 e ar sintético - Peak Scientific Gerador de N2 líquido NL84 Kelvin International Corporation Máquina Universal de Ensaios INSPEKT 20 Hegewald & Peschke MEV - EDS TM3000 Hitachi - Bruker Mini injetora MINIJET PRO HAAKE Thermo Scientific Moinho ultracentrífugo ZM 200 Retsch Moinho Analítico Q298A21 Quimis Moinho Analítico A11 IKA Reator de Polimerização OPTIMAX 1001 Mettler Toledo Refratômetro RTA-100 Instruterm RMN Minispec Bruker Reômetro ARG2 TA Instruments SDT Q600 TA Instruments TGA 50 Shimadzu 12

13 Além dos equipamentos listados, o laboratório conta com uma completa infraestrutura de reagentes, vidraria e materiais permanentes, incluindo agitadores mecânicos, balanças analíticas, placas aquecedoras, banhos termostáticos, centrífugas e phmetros. 9. Fontes de financiamento / Parcerias O Grupo de Pesquisa em Géis e Polímeros do DEQ/UFMG contou, inicialmente, ao final da década de 80 e início da década de 90, com dois grandes projetos estruturantes, aprovados pelo Programa de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico PADCT e pela Fundação de Apoio à Pesquisa do Estado de Minas Gerais FAPEMIG. Tais projetos permitiram a montagem de toda a infraestrutura física do LCTP e o desenvolvimento de pesquisas envolvendo géis poliméricos. Desde então, o financiamento ao Grupo de Pesquisa vem sendo feito através de vários outros projetos, aprovados pelas diversas Agências de Fomento, incluindo CNPq, FINEP e FAPEMIG, além de parcerias com diversas empresas, incluindo Fiat Automóveis e CENTRO-OESTE Plásticos. No período , além da continuada captação de recursos junto às agências de fomento, parceiros importantes foram incorporados ao portfolio do Grupo de Pesquisa em Géis e Polímeros da UFMG. Foram assinados Termos de Cooperação com a Cemig (cinco projetos) e com a Petrobras (dois projetos) que representaram, paralelamente ao desafio de novas linhas de pesquisa, a entrada de recursos financeiros significativos para a UFMG e, particularmente, para o LCTP/DEQ/UFMG. 13