Atualmente existem várias tecnologias para a conversão de biomassa em produtos químicos e combustíveis feitos tradicionalmente a partir de petróleo. Mas quando se trata de atrair interesse comercial, essas tecnologias competem financeiramente com as poderosas refinarias de petróleo. Para tornar a biomassa mais atraente comercialmente, novos avanços tecnológicos tem que ser feitos e através do desenvolvimento de um novo processo para se obter não um, mas três produtos de alto valor a partir da biomassa, engenheiros da Universidade de Wisconsin-Madison pretendem tornar a poluente indústria do petróleo coisa do passado.

Os pesquisadores, liderados por James Dumesic, professor de engenharia química e biológica, publicaram seus resultados em 19 de maio de 2017 na revista Science Advances. A biomassa é uma farta categoria de material que inclui ramos e folhas, restos de comida, cascas de coco, serragem e talos de milho. Este material orgânico barato, abundante é estruturado com ligações químicas que mantêm a energia solar recolhida através da fotossíntese. A biomassa antiga é a fonte do combustível fóssil. A biomassa moderna é consumida ou transformada em etanol para alimentar tanques de gás.

O seu novo processo triplica a biomassa convertida em produtos de alto valor em cerca de 80%, também triplicando a taxa esperada de retorno para um investimento na tecnologia em aproximadamente 30%. A chave mágica para transformar todos os três componentes – celulose, hemicelulose e lignina – de biomassa lignocelulósica (não comestível) em produtos de alto valor é o solvente gama-valerolactona (GVL), que é obtido a partir de material vegetal e tem várias propriedades altamente atraentes.

O GVL é muito eficaz em fracionar a biomassa como também é muito mais estável que outros solventes, o que permite reutilizar 99% do material num processo de circuito fechado. Até agora, a perda do solvente tem sido um grande obstáculo para tornar as bio-refinarias renováveis economicamente viáveis em larga escala.

Pesquisadores e colaboradores da UW-Madison desenvolveram uma nova tecnologia verde para a conversão de biomassa não-comestível em três produtos químicos de alto valor que são a base para produtos tradicionalmente feitas a partir do petróleo. IMAGEM DA UW-Madison / PHIL BIEBL

A nova tecnologia de biomassa é “verde” pois tem uma taxa muito elevada de reciclagem de solvente, precisa de quantidades minúsculas de ácido e usa todas as três frações de biomassa, minimizando o desperdício. E a lista de vantagens do GVL continuam pois os pesquisadores descobriram que ele funciona com palha de milho, grama, madeira de árvores como vidoeiro branco, álamo e pinheiro. De fato, é um solvente eficaz para obter mais de 30 tipos de biomassa.

Vários setores da indústria podem se beneficiar da nova tecnologia. Fábricas de celulose e de papel podem transformar duas frações de biomassa atualmente não utilizados como a hemicelulose e lignina, em produtos comerciais para além de fabricação de papel a partir de celulose. As fibras de celulose também pode ser utilizadas para a produção de tecidos.

Os construtores de automóveis pode converter a lenhina derivada de plantas em espuma de carbono e fibras, evitando o cheiro de enxofre que reduz o recurso de lenhina derivada de outras fontes. Cientistas da Universidade de Tennessee, que são co-autores do estudo, demonstraram que a lignina também pode ser usada para fazer os ânodos de bateria, tradicionalmente feitas de grafite que é mais caro.

A reação GVL dissolve progressivamente a biomassa em produtos fluídos ricos em (esquerda para a direita) lignina, hemicelulose e açúcares derivados de celulose.

Por último, mas não menos importante, a nova tecnologia converte hemicelulose em furfural, um intermediário químico que é a base para uma variedade de plásticos, polímeros e combustíveis. Como é caro para ser produzido por empresas norte-americanas, o furfural é importado da China.

Depender de furfural da China e do petróleo dos países da Opep, torna o mercado volátil, mas desde que a biomassa é algo que cada país possui, construir novas bio-refinarias torna o mercado internacional mais estável. O professor James Dumesic disse que o próximo desafio é tornar a tecnologia tão ou mais atraente do que o petróleo:

“Agora que temos provado que o GVL é muito eficaz em separar os três frações de biomassa, sem diminuir o seu valor, vemos um caminho para torná-lo competitivo com uma refinaria de petróleo. Nosso próximo objetivo é demonstrar que este novo tipo de bio-refinaria pode oferecer uma ampla gama de biocombustíveis e químicos sustentáveis e avançados feitos de biomassa vegetal.”

Larry Clarke, CEO da Glucan Biorenewables disse que usará a plataforma da sua empresa para expandir o processo e ajudar a realizar o seu potencial de mercado.

“Uma vez que esta tecnologia simples, mas elegante e robusta possa fornece várias opções para a cadeia de valor, eu acredito que tem o potencial de transformar a indústria global de biomassa”, diz ele.

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