Com o petróleo sendo vendido por menos de US $ 50 o barril, há pouco incentivo econômico para desenvolver produtos químicos biorrenováveis ​​como substitutos imediatos para os petroquímicos.

Essa é uma realidade que tem líderes do Centro de Pesquisa de Engenharia da Fundação Nacional de Ciência para Produtos Químicos Biorenováveis ​​(CBiRC), com sede na Universidade Estadual de Iowa, propondo um novo modelo de criação, aplicando, e comercialização de produtos químicos feitos de talos de milho, aparas de madeira e outras fontes de biomassa.

O modelo dos pesquisadores é baseado em nove anos de trabalho do CBiRC para estudar, eliminar o risco e desenvolver tecnologias biorrenováveis. O modelo pede a identificação de "moléculas bioprivilegiadas" que oferecem propriedades únicas que podem levar a novos produtos.

O modelo foi apresentado por Brent Shanks e Peter Keeling do CBiRC em um artigo de perspectivas recente, "Moléculas bioprivilegiadas:criando valor a partir da biomassa, "publicado pela revista Química verde e destaque na capa. Shanks é o diretor do CBiRC, um distinto Professor Anson Marston em Engenharia na Iowa State e a Cátedra Mike e Jean Steffenson em Engenharia Química e Biológica. Keeling é o diretor de inovação e colaboração industrial da CBiRC.

"Moléculas bioprivilegiadas por sua origem em moléculas derivadas de biologia e concomitante abundância de funcionalidades têm o potencial de expandir muito o horizonte do bioproduto além do escopo da petroquímica, "Shanks e Keeling escreveram em seu jornal.

Os dois definem moléculas bioprivilegiadas como intermediários químicos que vêm de fontes biológicas e podem ser convertidos de forma eficiente em vários produtos, incluindo novos produtos químicos e substitutos imediatos para os produtos químicos existentes.

Shanks e Keeling também apresentaram suas idéias sobre moléculas bioprivilegiadas durante um workshop em janeiro apoiado pela National Science Foundation e uma conferência em junho patrocinada pelo Departamento de Energia dos EUA.

"Estamos falando de novas moléculas com novas propriedades, "Keeling disse." Essas moléculas não foram pensadas porque não eram possíveis a partir da petroquímica. Mas essa novidade pode ter um grande valor. "

Shanks disse que o CBiRC - estabelecido em 2008 com o objetivo de combinar as ferramentas de biólogos e químicos para desenvolver tecnologias híbridas para a produção de produtos químicos biorrenováveis ​​- apontou o caminho para tal abordagem.

Sem novas moléculas

As refinarias de petróleo que transformam o petróleo bruto em combustíveis também produzem gases leves como subproduto. As empresas pegaram esses gases e os transformaram nas moléculas intermediárias (alcenos e aromáticos) que alimentam a indústria petroquímica e produzem seus plásticos, fibras, adesivos, detergentes, tintas, tintas e muito mais.

Essa é uma indústria que está no mercado há mais de um século. Como resultado, está trabalhando com moléculas familiares e processos eficientes que produzem produtos químicos de baixo custo.

Shanks disse que pesquisadores afiliados ao CBiRC, que foi apoiado por uma série de doações totalizando US $ 35,26 milhões da National Science Foundation, não estavam encontrando maneiras economicamente viáveis ​​de produtos químicos de base biológica substituir os petroquímicos do petróleo bruto barato.

Mas, ele disse que a indústria petroquímica não produz novas moléculas comerciais há duas décadas. E isso criou o que poderia ser uma abertura para valiosos produtos químicos de base biológica.

"A pergunta que você tem que fazer é, "Temos todas as moléculas de que precisamos?", Disse Shanks. "Terminamos?"

Mudando para moléculas de base biológica

Shanks disse que os pesquisadores do CBiRC têm perguntado a cientistas e engenheiros da indústria de produtos de consumo se eles têm todas as moléculas de que precisam.

"A resposta retumbante que recebemos é não, "ele disse." Eles dizem, 'Precisamos de novas inovações, Novos Produtos, novas moléculas. '"

Então, de onde virão essas moléculas?

Shanks e Keeling apontam para a biomassa das plantas como uma fonte de novas moléculas intermediárias.

"Matérias-primas derivadas de biomassa são particularmente promissoras para aumentar drasticamente o pool de possíveis intermediários porque fornecem uma rica gama de complexidade química, "eles escreveram em seu jornal.

Os produtos químicos resultantes podem ser produtos farmacêuticos de última geração, nutracêuticos, antimicrobianos, inseticidas, herbicidas, bens de consumo e especialidades químicas.

"Não há dúvida de que as moléculas derivadas de biomassa são uma grande promessa para a geração de produtos com propriedades aprimoradas, " eles escreveram.

O jeito CBiRC

Agora que o CBiRC existe há nove anos, Shanks disse que o centro de pesquisa tem vários estudos de caso que demonstram como as moléculas bioprivilegiadas criam novos produtos e oportunidades.

O ácido mucônico é um exemplo citado no Química verde papel.

Ano passado, dois pesquisadores afiliados ao CBiRC - Zengyi Shao e Jean-Philippe Tessonnier, Professores assistentes de engenharia química e biológica do estado de Iowa - relataram como produziram um náilon biorrenovável.

Eles começaram com levedura geneticamente modificada - "uma fábrica microbiana, "Shao disse - que fermenta a glicose em ácido mucônico. Então, usando um catalisador de metal e um pouco de eletricidade, os pesquisadores produziram ácido 3-hexenodioico. Com algumas etapas simples de separação e polimerização, eles acabaram com base biológica, nylon-6 insaturado, 6

"Não há uma boa maneira de chegar a essa molécula a partir da petroquímica, "Shanks disse." Mas a biologia pode fazer tantas coisas. "

Serão necessários muitos testes para descobrir exatamente o que as moléculas bioprivilegiadas podem fazer. E assim Shanks e Keeling escreveram que o caminho a seguir deve incluir novas estratégias computacionais e experimentais para testar produtos químicos de base biológica para novas e valiosas aplicações.

Mais uma vez, Keeling disse que o CBiRC está trabalhando para mostrar o caminho através do desenvolvimento de abordagens para identificar sistematicamente moléculas bioprivilegiadas, bem como estratégias de alto rendimento que podem avaliar rapidamente milhares de novas moléculas para aplicações em várias indústrias.

"Estamos dizendo, 'Vamos fazer moléculas, "Keeling disse." É muito difícil projetar uma nova molécula. Então, estamos pegando novos, moléculas bioprivilegiadas e ver onde podem ser melhor utilizadas. "