Síntese por emulsificação espontânea de óleo de soja e poliglicol para controle de espuma na fermentação alcoólica

Abstract

A produção de etanol no Brasil representa um dos pilares da matriz energética nacional, destacando-se pela utilização de fontes renováveis e pelo papel estratégico na redução de emissões de gases de efeito estufa. Entre as matérias-primas disponíveis, a cana-de-açúcar assume posição de destaque, permitindo que o país ocupe posição de liderança mundial na produção de etanol combustível. No entanto, o processo fermentativo, etapa central na obtenção do etanol, enfrenta desafios técnicos significativos, como a formação excessiva de espuma, que compromete a eficiência produtiva, aumenta os riscos operacionais e eleva o consumo de agentes antiespumantes convencionais. Neste cenário, a nanotecnologia surge como uma alternativa próspera. Este trabalho investiga a aplicação de nanoemulsões (sistemas coloidais estáveis com partículas em escala nanométrica) como agentes antiespumantes inovadores. Foram desenvolvidas formulações à base de óleos vegetais (soja e milho), óleo mineral branco e políglicol, por meio do método de emulsificação espontânea. A estabilidade físico-química das nanoemulsões foi analisada ao longo do tempo, e sua performance no controle de espuma foi avaliada por testes em condições que simulam a fermentação industrial do mosto de cana-de-açúcar. Os resultados indicam que as nanoemulsões apresentam características favoráveis, com elevada estabilidade coloidal e desempenho satisfatório quando comparado com os agentes antiespumantes comerciais. A pesquisa contribui para o avanço do conhecimento na aplicação de sistemas nanoestruturados em bioprocessos industriais, abrindo caminho para alternativas mais sustentáveis, eficientes e viáveis na produção de bioetanol.

Ethanol production in Brazil represents one of the main pillars of the country’s energy matrix, standing out for its reliance on renewable sources and its strategic role in reducing greenhouse gas emissions. Among the available feedstocks, sugarcane holds a prominent position, enabling Brazil to lead global ethanol fuel production. However, the fermentation process, central to ethanol synthesis, faces significant technical challenges, especially the excessive formation of foam. This phenomenon compromises process efficiency, increases operational risks, and intensifies the use of conventional antifoaming agents. In this context, nanotechnology emerges as a promising alternative. This study investigates the application of nanoemulsions, stable colloidal systems with nanometric-scale droplets, as innovative antifoaming agents. Formulations were developed using vegetable oils (soybean and corn), white mineral oil, and polyglycol, through the spontaneous emulsification method. The physicochemical stability of the nanoemulsions was monitored over time, and their antifoaming performance was assessed under conditions simulating industrial-scale sugarcane must fermentation. The results revealed that the developed nanoemulsions exhibit favorable properties, with high colloidal stability and satisfactory performance when compared to commercial defoamers. This research contributes to the advancement of knowledge on the use of nanostructured systems in industrial bioprocesses, paving the way for more sustainable, efficient, and feasible alternatives in bioethanol production.