Na busca pela produção de biocombustíveis acessíveis, choupos são uma das melhores apostas do Noroeste do Pacífico - as árvores são abundantes, crescendo rapidamente, adaptável a muitos terrenos e sua madeira pode ser transformada em substâncias usadas em biocombustíveis e produtos químicos de alto valor, dos quais dependemos em nosso dia a dia.

Mas, mesmo enquanto os pesquisadores testam o potencial do choupo para se transformar em tudo, desde etanol a produtos químicos em cosméticos e detergentes, uma planta de processamento em escala comercial para choupos ainda não foi construída. Isso ocorre principalmente porque os custos de produção ainda não são competitivos com o preço atual do petróleo.

Uma equipe da Universidade de Washington está tentando fazer do choupo um competidor viável testando a produção de choupos mais jovens que poderiam ser colhidos com mais frequência - depois de apenas dois ou três anos - em vez do ciclo usual de 10 a 20 anos. Essas árvores, essencialmente juvenis em comparação com adultos totalmente crescidos, são plantados mais próximos e cortados de forma que mais ramos brotem do toco após cada colheita, usando os mesmos sistemas de raiz por até 20 anos. Este método é chamado de "corte, "e as árvores são conhecidas como talhadia de choupo.

A equipe é a primeira a tentar converter toda a árvore jovem, incluindo folhas, casca e caules - em óleo biológico, um produto de petróleo derivado biologicamente, e etanol usando dois processos separados. Seus resultados, publicado neste verão em dois artigos - um na ACS Sustainable Chemistry &Engineering e outro na Biotecnologia para biocombustíveis —Apontar para um futuro promissor para a utilização de talhões de choupo para biocombustível.

"Nossa pesquisa provou que o talhado de choupo pode ser uma boa opção para atender os mais baratos, critérios de alto volume de matéria-prima para biocombustíveis, "disse o autor principal Chang Dou em ambos os artigos, um estudante de doutorado no programa de ciência e engenharia Bioresource da UW. "Nossas descobertas são significativas para a futura indústria de biocombustíveis, e o objetivo final é fazer com que o biocombustível de choupo seja um passo mais perto da bomba. "

Lascas de madeira de choupo de árvores mais velhas têm sido o foco da maioria das pesquisas, principalmente porque as partes de madeira contêm a maior concentração de açúcar, o que é importante para fazer etanol e produtos químicos. Estudos anteriores mostram que lascas de madeira de choupo são uma fonte de biocombustível viável, mas os custos ainda não são delineados, especialmente porque as árvores são cortadas apenas uma vez a cada 10 anos ou mais. Adicionalmente, outras partes da árvore vão para o lixo quando apenas o tronco é usado, tornando o processo mais ineficiente e desperdiçador.

Contudo, se o choupo fosse plantado junto como uma cultura agrícola, e árvores inteiras foram colhidas em um ciclo muito mais rápido, pode fazer sentido do ponto de vista de custo e oferecer um curto retorno sobre o investimento - e ser mais atraente para os agricultores.

Combustíveis alternativos devem fazer sentido econômico, os pesquisadores enfatizam, para os biocombustíveis fazerem uma diferença no mercado impulsionado pelo petróleo.

“Temos incentivos ambientais para produzir combustíveis e produtos químicos a partir de recursos renováveis, mas agora, eles não são suficientes para competir com os preços baixos do petróleo. Esse é o problema, "disse Renata Bura, um professor associado da UW na Escola de Ciências Ambientais e Florestais e o autor sênior.

A pesquisa de Bura faz parte do projeto Advanced Hardwood Biofuels Northwest, financiado pelo Instituto Nacional de Alimentos e Agricultura do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos. O projeto, dirigido pelo professor da UW Rick Gustafson, é um consórcio de universidades e indústrias lideradas pela UW, cujo objetivo é lançar as bases para uma bioindústria e biocombustíveis do Noroeste do Pacífico com base em matéria-prima de choupo. Para este estudo, árvores em Jefferson, Oregon - um dos quatro locais de estudo - foi plantado em fileiras próximas na primavera de 2012 e colhido menos de dois anos depois, antes que as folhas caíssem.

A equipe da UW primeiro testou se choupos jovens inteiros poderiam ser convertidos em açúcar por um processo que usa alta temperatura, pressão e enzimas para quebrar os materiais de madeira em açúcar. De lá, é possível fazer etanol, ácido acético, ácido láctico e outros produtos químicos valiosos pela fermentação do açúcar.

Depois de processar as árvores, os pesquisadores descobriram que as folhas têm baixo desempenho e reduziram a produção geral de açúcar, não apenas porque as folhas são naturalmente pobres em açúcar, mas também contêm outros produtos químicos que impedem o processo de liberação de açúcar. Quando ampliado para uma operação comercial, as folhas devem ser removidas e podem ser usadas para outros fins, como ração para animais.

Eles também testaram choupos inteiros do mesmo lote em outro processo de conversão que usa calor muito mais alto - acima de 500 graus Celsius - para transformar os materiais da árvore diretamente em óleo biológico em um processo chamado "pirólise". A pesquisa está em andamento para converter este óleo marrom escuro em um combustível de transporte que se assemelha a gasolina ou diesel.

No experimento, os pesquisadores descobriram que incluir folhas não fez uma grande diferença na qualidade do bio óleo resultante. Quando ampliado, os produtores poderiam economizar tempo e dinheiro ao não separar as folhas dos galhos para obter óleo de qualidade semelhante.

Futuras plantas de produção de choupo podem aproveitar os dois métodos, fatores de ponderação como o custo atual dos materiais ou o valor em dólares dos produtos sendo feitos para determinar qual método faz mais sentido financeiro, Dou explicou.

Os choupos jovens usados ​​no estudo têm propriedades semelhantes aos brotos que brotariam de um toco em uma verdadeira operação de corte. Usando esse método de corte, é possível colher árvores a cada dois anos por até 20 anos sem o esforço e custo adicional de arrancar as raízes, preparar o solo e plantar novas árvores que é necessário em regimes de plantio usuais.

Em última análise, os pesquisadores dizem que o choupo de talha é provavelmente o melhor equilíbrio entre custo e confiabilidade para os produtores do noroeste do Pacífico na produção de biocombustível.

"Atualmente, estamos estudando como podemos cultivar choupo para serviços ecossistêmicos monetizados, "Bura disse." No futuro, prevemos uma indústria de base biológica que proporcionará vários benefícios ambientais, irá revigorar as comunidades rurais e servirá como uma ponte para uma indústria de biocombustíveis totalmente desenvolvida. "