Preferências dos consumidores e exigências da indústria incluem, por exemplo, a obtenção e utilização de produtos mais naturais e seguros para melhorar a qualidade de vida, abrangendo áreas como a alimentação, a medicina e a cosmética. A encapsulação de diversas substâncias pode ter um papel positivo nesse contexto, sendo que a tecnologia de extração CO2 supercrítico oferece várias oportunidades para processos inovadores e sustentáveis.
A procura por alternativas mais sustentáveis para responder aos desafios tecnológicos e sociais deixou de ser uma tendência de nicho e tornou-se uma necessidade reconhecida pela sociedade e pelas instituições. Isto reflete-se em iniciativas como os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) ou o Pacto Ecológico Europeu, que fundamenta o Plano de Ação para a Economia Circular, adotado em 2020.
As preferências dos consumidores e as exigências industriais incluem, por exemplo, a aquisição e utilização de produtos mais naturais e seguros para melhorar a qualidade de vida, procurando também tornar as experiências de utilização mais agradáveis. O crescente interesse pela saúde pessoal, pelo bem-estar de outros seres vivos e pelo ambiente tem ampliado o foco não apenas nas matérias-primas e ingredientes derivados, mas também nos métodos utilizados para a sua obtenção. Esta tendência é particularmente notória no setor alimentar, mas estende-se à cosmética.
Isto explica o crescente interesse na proteção de substâncias bioativas sensíveis, de forma a preservar a sua funcionalidade (extratos funcionais, mas também microrganismos ou células), ou na melhoria das suas propriedades para facilitar a sua utilização (por exemplo, reduzindo o seu impacto organoléptico). A encapsulação — seja em escala macro, micro ou nanométrica — pode contribuir positivamente para esse objetivo. Neste contexto, a tecnologia de fluidos supercríticos, em especial a extração CO2 supercrítico, oferece várias oportunidades para processos inovadores e sustentáveis.
CO2 supercrítico: uma ferramenta multifuncional para inovação em encapsulação
O CO2 supercrítico é o fluido supercrítico mais amplamente utilizado, devido às suas propriedades únicas: elevada difusividade, forte capacidade de dissolução, não tóxico, não inflamável, não explosivo, económico e facilmente disponível.
A versatilidade desta tecnologia tem impulsionado avanços em diversos domínios científicos e industriais, com destaque para as inovações registadas nos últimos anos.
Na área da encapsulação, o CO2 supercrítico permite atuar em várias fases do processo, oferecendo soluções inovadoras, como demonstram vários estudos recentes.
Obtenção de extratos para encapsulação
A extração CO2 supercrítico é ideal para compostos lipofílicos não polares. Para além da sua aplicação no desengorduramento e obtenção de proteínas, permite produzir extratos de alta qualidade, preservando as suas propriedades funcionais e sensoriais, graças à ausência de oxigénio e às temperaturas moderadas do processo.
Esta tecnologia já é usada na indústria cosmética e de fragrâncias e tem sido explorada em investigações recentes. Por exemplo, um estudo de 2020 demonstrou a obtenção de um extrato antioxidante de cascas de cebola, rico em quercetina, com potencial de transporte através da interação com a beta-lactoglobulina.
Produção de partículas micro/nano encapsuladas
A tecnologia de CO2 em alta pressão, particularmente no seu estado supercrítico, está entre as alternativas disponíveis para a produção de partículas de pequenas dimensões (micronização) ou para a geração de encapsulados de substâncias específicas revestidas por outras, especialmente em escala micrométrica. Os processos que utilizam as propriedades do CO2 supercrítico para gerar partículas pequenas são numerosos e variados, representando uma das tendências tecnológicas mais avançadas, devido às extensas oportunidades e aos desafios tecnológicos que apresentam, dependendo das necessidades específicas de cada aplicação.
As características das substâncias a serem encapsuladas, o tipo de revestimento ou a aplicação final do encapsulado, o objetivo da encapsulação e outros fatores determinam a escolha da tecnologia mais adequada. Por isso, é essencial analisar cuidadosamente as alternativas oferecidas pelos processos baseados em CO2 supercrítico, considerando esses fatores e o estado atual da tecnologia (avaliando não apenas os avanços tecnológicos, mas também o seu nível de desenvolvimento e a proteção por propriedade intelectual). Com base nessa análise, é possível eliminar as opções que não atendem aos requisitos e/ou selecionar as mais promissoras, além de identificar o caminho necessário para o desenvolvimento de soluções concretas.
Para simplificar o papel do CO2 supercrítico nos processos de encapsulação, é importante destacar que, em certos tipos de processos, a solubilidade das substâncias no CO2 supercrítico é aproveitada, gerando-se partículas ao alterar as condições do processo até que as substâncias se tornem insolúveis. Por outro lado, outras opções de processos utilizam o CO2 supercrítico como antissolvente, forçando a formação de partículas ao reduzir a solubilidade das substâncias nas soluções iniciais devido à intervenção deste fluido. A lista de processos e variantes que utilizam o CO2 supercrítico em diferentes funções é extensa [alguns dos mais reconhecidos: RESS (Rapid Expansion of Supercritical Solutions), GAS (Gas Anti-Solvent), SAS (Supercritical Anti-Solvent), PCA (Precipitation with Compressed Anti-Solvent Fluid), PGSS (Particles from Gas-Saturated Solutions), DELOS (Depressurisation of an Expanded Liquid Organic Solution), SFEE (Supercritical Fluid Extraction of Emulsions), ASES (Aerosol Solvent Extraction System), entre outros] e continua a crescer, evidenciando o grande interesse por esta tecnologia.
Impregnação de suportes e encapsulados com CO2 supercrítico
Graças à sua elevada capacidade de difusão, o CO2 supercrítico permite impregnar materiais, conferindo-lhes novas funcionalidades. Um exemplo é a impregnação de micropartículas de soja com óleo de chia, protegendo o óleo da oxidação e permitindo a libertação controlada no trato gastrointestinal.
Pós-tratamento: eliminação de solventes, secagem e esterilização
Alguns processos de encapsulação utilizam solventes orgânicos, o que exige etapas adicionais de purificação. O CO2 supercrítico pode eliminar esses resíduos, como demonstrado num estudo de 2020, que conseguiu remover 99% de diclorometano de microesferas de PLGA com risperidona.
Além disso, o tratamento com CO2 supercrítico também permite a esterilização de materiais sensíveis. Um estudo recente demonstrou a eficácia deste método para esterilizar membranas nanoporosas destinadas à encapsulação celular, tornando-as adequadas para implantes médicos.
AINIA: experiência em encapsulação e extração CO2 supercrítico
A AINIA conta com mais de 25 anos de experiência no desenvolvimento e escalonamento de soluções industriais baseadas em extração CO2 supercrítico, bem como mais de 15 anos de trabalho em encapsulação. Em 2020, reforçou-se a investigação nesta área, com a aquisição de novos equipamentos e o desenvolvimento de soluções adaptadas às necessidades industriais.
Estes avanços foram financiados pelo IVACE (Instituto Valenciano de Competitividade Empresarial) no âmbito do seu programa de apoio à investigação e transferência de tecnologia para o setor industrial.
