Mudar de celulose para pequenas moléculas de açúcar

Uma equipe de cientistas do Instituto Max Planck para Pesquisa de Carbono (MPI-KoFo) em Mühlheim-sur-la-Ruhr desenvolveu um novo método que permite que a celulose seja quebrada com relativa facilidade em seus blocos de construção, os açúcares. Isso poderia abrir as portas para a produção de matérias-primas e biocombustíveis a partir de biomassa derivada de madeira ou resíduos vegetais, portanto, sem competição com os produtos alimentícios.

A celulose, a molécula orgânica mais comum do planeta, é o principal componente das células vegetais. Como é particularmente estável, era até agora difícil para a indústria dividi-lo em seus componentes elementares. Uma quantidade significativa de energia foi deixada sem uso.

Roberto Rinaldi, Regina Palkovits e Ferdi Schüth da MPI-KoFo já conseguiram superar esse obstáculo, usando um catalisador ácido sólido e um meio iônico. O processo resultante permite que longas cadeias de celulose sejam seletivamente divididas em pequenos pedaços em questão de horas ou menos. Além disso, a vantagem é que aparecem poucos subprodutos, o que reduz o risco de complicações após o tratamento. O catalisador pode ser recuperado e reutilizado no final da reação.

Primeiro, os pesquisadores colocam a molécula de celulose em uma solução iônica. É um sal, líquido à temperatura ambiente, que contém elementos carregados positiva e negativamente. “Essa etapa torna as longas cadeias de celulose acessíveis para as seguintes reações químicas, e a celulose é, portanto, atacável por catalisadores sólidos”, explica F. Schüth.

Enquanto isso, a equipe MPI-KoFo determinou quais propriedades um catalisador deve ter para clivar a celulose. O material deve ser ácido, ou seja, ser capaz de dar prótons H +. Também deve ter grande área superficial e poros de tamanho correto, pois a celulose dissolvida na solução iônica é muito viscosa, o que dificulta o transporte das cadeias até o catalisador. "Descobrimos que a resina quimicamente modificada é particularmente adequada para a clivagem das ligações de açúcar da celulose", continua Ferdi Schüth.

Com a adição de água, as cadeias de açúcar assim encurtadas afundam, de forma que é fácil separá-las da solução. Os pesquisadores então filtram a solução e recuperam o catalisador. "Para finalmente atingir os menores blocos de construção de celulose, uma etapa adicional é necessária via, por exemplo, o uso de enzimas." Estes cortam as cadeias curtas em moléculas de açúcar isoladas. Esse processo de "decomposição" - da celulose às moléculas de glicose - é chamado de despolimerização.

O novo método permite, entre outras coisas, cortar componentes vegetais muito estáveis, como celulose microcristalina, ou mesmo madeira. “Podemos dizer então que, graças a esse método, é possível o desmantelamento da madeira em açúcares”, comenta F. Schüth.

Este tratamento de celulose abre muitos caminhos de aplicação. As moléculas de açúcar assim obtidas poderiam ser submetidas à fermentação alcoólica e o etanol então produzido como biocombustível, sem competir com produtos alimentícios. Pedaços de madeira ou palha podem ser usados ​​como material básico. No entanto, um trabalho de desenvolvimento significativo ainda precisa ser feito antes de usar esse método em grande escala. As soluções iônicas são particularmente caras, o que requer sua reutilização no ciclo de produção e, portanto, o desenvolvimento de uma abordagem de reciclagem.

Ferdi Schüth - Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, Mühlheim an der Ruhr - tel: +49 208 306 2373 - e-mail: schueth@mpi-muehlheim.mpg.de

Fonte: BE Alemanha