Pesquisa do CNPEM cria emulsões mais sustentáveis para cosméticos

Pesquisadoras do CNPEM (Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais), em Campinas (SP), criaram uma nova forma de produzir emulsões múltiplas com componentes naturais e renováveis, uma alternativa a tecnologias tradicionalmente baseadas em ingredientes sintéticos.

As emulsões múltiplas têm grande interesse industrial porque permitem encapsular compostos polares e apolares. Compostos polares possuem distribuição desigual de cargas, formando polos positivo e negativo, como a água. Compostos apolares possuem distribuição simétrica, sem polos definidos, como o óleo. A emulsão age protegendo ingredientes sensíveis e possibilitando a liberação controlada de ativos em cosméticos e medicamentos. Apesar desse potencial, sua produção ainda enfrenta desafios relacionados à estabilidade das estruturas formadas e à complexidade dos processos de fabricação.

O estudo apresenta um método inovador capaz de formar emulsões do tipo água-óleo-água (W/O/W) em uma única etapa, superando um dos principais desafios dessa tecnologia: a instabilidade das interfaces entre os líquidos e a necessidade de processos complexos e aditivos sintéticos.

Normalmente, para dispersar líquidos como água e óleo, utilizam-se surfactantes, que permitem a formação de gotas de um líquido dispersas no outro. “Neste estudo, investigamos a substituição desses surfactantes por partículas, especificamente nanocelulose, o que traz vantagens ambientais e reduz o uso de compostos derivados de petróleo. Desenvolvemos um sistema mais complexo, no qual há estruturas chamadas de emulsões múltiplas. Um dos principais avanços foi conseguir produzir essas emulsões em uma única etapa, enquanto os métodos convencionais exigem múltiplas fases de preparo. Além disso, utilizamos apenas componentes de origem vegetal, sem aditivos sintéticos”, disse a pesquisadora do CNPEM e orientadora da pesquisa, Juliana da Silva Bernardes.

A solução encontrada pela equipe combina nanofibrilas de celulose (CNFs), partículas derivadas de biomassa, com ácido oleico, um composto naturalmente presente em óleos vegetais. Juntos, eles atuam como estabilizantes naturais, eliminando a necessidade de surfactantes sintéticos, frequentemente associados a impactos ambientais e potenciais riscos à saúde.

Segundo Maria Clara dos Santos Oliveira, doutoranda na Unicamp e primeira autora da pesquisa, a principal motivação foi desenvolver um sistema mais sustentável, já que essas emulsões normalmente dependem de estabilizantes sintéticos. "Um dos principais desafios foi justamente garantir a estabilidade dessas estruturas complexas ao longo do tempo, utilizando apenas componentes renováveis”.

Os resultados mostram que as emulsões permaneceram estáveis por mais de 60 dias, com o ácido oleico reduzindo significativamente a tensão interfacial (entre os dois líquidos que não se misturam) e favorecendo a formação do sistema. Além disso, a combinação com nanocelulose permite controlar propriedades como tamanho das gotas e estabilidade.

Ao substituir emulsificantes sintéticos por materiais biodegradáveis e de origem renovável, a tecnologia contribui para reduzir impactos ambientais e ampliar a segurança de produtos, alinhando-se às demandas por soluções mais verdes na indústria.

De acordo com Maria Clara, realizar essa pesquisa no CNPEM foi essencial, principalmente pela infraestrutura avançada de caracterização e pelo ambiente multidisciplinar, o que para ela, permitiu compreender melhor os mecanismos de estabilização ao integrar abordagens experimentais e computacionais.

A pesquisa contou com a colaboração do pesquisador e professor da Ilum, Escola de Ciência do CNPEM, James Moraes de Almeida, com o uso de simulações de dinâmica molecular, que permitiram a análise rápida de múltiplas combinações químicas na direção do resultado de interesse da pesquisa. “Com as simulações computacionais desenvolvidas neste trabalho, foi possível quantificar a interação do ácido oleico na interface, considerando sua protonação (adição de um próton a uma molécula, alterando sua carga e reatividade química), onde demonstramos que para menores protonações a tensão interfacial é menor”, explica o professor.

O trabalho contou com a colaboração do CNPEM, do Centro de Pesquisa em Engenharia Molecular para Materiais Avançados (CEPID-CEMol), da Ilum Escola de Ciência, da Universidade Estadual de Campinas e da Universidade Federal do ABC. A pesquisa foi financiada pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo.