Synthesis and Applications of Nanomaterials Derived from Biowastes
Emerging Nanotechnologies for Agroecosystem Management
22 January 2026
https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-981-95-0187-8_1
Autores:
Adriano Buzutti de Siqueira, Elaine Cristine Lengowski, Eraldo Antonio Bonfatti Júnior & Ailton José Terezo
Resumo:
Iniciativas de economia circular concentram-se em tecnologias relacionadas à reutilização, reciclagem e remanufatura, que visam recuperar resíduos e prevenir a poluição ambiental decorrente do descarte inadequado. Uma abordagem verde inserida nesse contexto consiste na síntese de nanopartículas a partir de resíduos biológicos, como caules, folhas, sementes, polpa, restolho, bagaço, resíduos florestais de madeira, farinhas, cereais, restos animais, esterco, algas e microrganismos. Essa abordagem é reconhecida pelo baixo consumo de energia e pela produção com custo reduzido.
A composição das matérias-primas influencia a aplicação final das nanopartículas, que abrange diferentes áreas e pode inclusive ser direcionada à própria agricultura. Os nanobiomateriais derivados de resíduos podem ser agrupados em dois tipos principais: nanopartículas inorgânicas (nanosílica e nanometálicas) e nanopartículas orgânicas (nanocelulose, nanolignina, nanocarbonos e pontos de carbono).
As abordagens de síntese verde de nanopartículas concentram-se em alguns fatores essenciais: (i) utilização de agentes redutores ambientalmente amigáveis, (ii) seleção adequada de solventes, (iii) emprego de materiais não tóxicos e biocompatíveis na síntese, (iv) garantia de processamento simples e de baixo consumo energético e (v) viabilização da escalabilidade dos métodos de síntese.
De fato, as etapas envolvidas na produção de nanomateriais a partir de resíduos biológicos buscam consolidar uma economia circular sustentável e de alto valor agregado. Essa abordagem apresenta grande potencial para promover crescimento econômico e social, especialmente em países onde a segurança alimentar é estratégica para o futuro. Ao aproveitar resíduos biológicos para a produção de nanomateriais, não apenas mitigamos a geração de resíduos, como também criamos recursos valiosos que podem ser aplicados em diversos setores, contribuindo para um futuro mais resiliente e sustentável.
Este capítulo tem como objetivo aprofundar a discussão sobre as propriedades dos resíduos biológicos, explorando sua utilização como bionanomateriais e as múltiplas aplicações potenciais que oferecem.
Abstract:
Circular economy initiatives focus on technologies related to reuse, recycling, and remanufacturing, which aim to recover waste and prevent environmental pollution resulting from improper disposal. One green approach within this framework involves synthesizing nanoparticles using biowastes like stems, leaves, seeds, pulp, stubble, bagasse, wood forest, flours, cereals, animal remains, manure, algal, and microorganisms. This approach is recognized for its low energy consumption and cost-effective production. The composition of the raw materials influences the nanoparticles’ final application, which spans various fields and can even be utilized within agriculture itself. Nanobiowastes can be grouped into two principal types: inorganic (nanosilica and nanometallics), and organic (nanocellulose, nanolignin, nanocarbons, and carbon dots) nanoparticles. Green synthesis approaches for nanoparticles focus on several key factors: (i) employing eco-friendly reducing agents, (ii) selecting a solvent, (iii) employing non-toxic and biocompatible materials for synthesis, (iv) ensuring facile and low-energy processing, and (v) enabling scalability of synthesis methods. Indeed, the steps taken to produce nanomaterials using biowaste aim to establish a sustainable and valuable circular economy. This approach holds immense potential for fostering economic and social growth, especially in countries where food security is of paramount importance for the future. By harnessing biowaste to create nanomaterials, we not only mitigate waste but also generate valuable resources that can be utilized in various sectors, thereby contributing to a more resilient and sustainable future. This chapter aims to delve into the properties of biowastes, exploring their utilization as bionanomaterials and the myriads of potential applications they offer.
