O shampoo com que lavou o cabelo esta manhã. Os balões para a festa. Geladeiras e óculos de sol, remédio e repelente de mosquitos, cordas de violão e iscas de pesca. Esses - e milhares de outros produtos que usamos todos os dias - contêm produtos químicos derivados do petróleo. Mas os pesquisadores da Universidade de Delaware agora podem oferecer aos fabricantes uma alternativa muito mais doce a esse combustível fóssil.

Uma equipe de pesquisa da UD inventou um processo mais eficiente para extrair os açúcares das aparas de madeira, espigas de milho e outros resíduos orgânicos de florestas e fazendas. Esta matéria-prima biorenovável poderia servir como um produto mais barato, substituto sustentável para o petróleo usado na fabricação de toneladas e toneladas de bens de consumo anualmente - bens que os consumidores desejam que sejam mais verdes. Mais da metade dos consumidores nos EUA estão dispostos a pagar mais por produtos ecológicos, de acordo com a Pesquisa do Consumidor Americano da GfK MRI, relatado no início deste ano.

Basudeb Saha, O diretor associado de pesquisa do Centro de Catálise da UD para Inovação de Energia - um Centro de Pesquisa de Fronteira de Energia designado pelo Departamento de Energia dos EUA - liderou o esforço, que envolveu cientistas da UD e da Rutgers University. Os resultados são publicados em ChemSusChem , um dos principais periódicos interdisciplinares com foco em química sustentável.

"Para fazer produtos químicos e combustíveis mais verdes, estamos trabalhando com material vegetal, mas não queremos competir com seu valor alimentar, "Saha disse." Então, em vez de pegar milho e extrair seus açúcares para fazer etanol, estamos aproveitando os caules e espigas que sobraram após a colheita do milho, bem como outros tipos de resíduos, como aparas de madeira e cascas de arroz. "

Embora a última década tenha visto uma mudança no uso de tais resíduos, referido como biomassa lignocelulósica, para criar produtos químicos para a produção de plásticos biodegradáveis, farmacêuticos, cosméticos e biocombustíveis, as biorrefinarias têm lutado para encontrar suprimentos estáveis ​​e com altos custos de processamento.

Embora lascas de madeira e espigas de milho possam parecer simples, materiais baratos, eles são difíceis de decompor quimicamente.

"A lignina que torna suas paredes celulares tão duras e resistentes age como supercola, segurando firmemente os açúcares, "Saha disse.

UD inventa tecnologia de uma etapa

A indústria atualmente separa os açúcares da lignina por meio de um processo de duas etapas, usando produtos químicos agressivos e condições de reação na primeira etapa, e uma enzima cara na segunda etapa. Este processo torna os açúcares resultantes caros e os produtos finais, embora renovável, menos competitivos do que os produzidos com petróleo.

O processo inventado na UD, Contudo, é apenas um passo. Não requer uma etapa de pré-tratamento separada comumente usada em biorrefinarias para desintegrar a lignina dos polímeros de açúcar celulose e hemicelulose. A tecnologia de uma etapa da UD integra a etapa de pré-tratamento e a hidrólise de celulose e hemicelulose em um único recipiente e opera a temperatura consideravelmente baixa (85 ° C) e tempo de reação curto (uma hora), o que torna o método eficiente em termos de energia. É eficiente em termos de água, também.

A chave para a tecnologia, que foi apresentado como um pedido de patente internacional pela UD, é o uso de uma solução concentrada de um sal inorgânico na presença de uma pequena quantidade de ácido mineral. A solução salina concentrada requer uma quantidade mínima de água. A solução incha as partículas de madeira ou outra biomassa, permitindo que a solução interaja com as fibras, muito parecido com um jornal incha quando a água derrama sobre ele.

As propriedades únicas da solução salina tornam o método muito eficiente, Saha disse, com um rendimento teórico de até 95 por cento de açúcares.

O que mais, a equipe integrou o processo com outra etapa, chamada de reação de desidratação, que converte os açúcares em furanos na mesma panela e permite que a solução de sal seja reciclada. Furanos são compostos altamente versáteis usados ​​como matérias-primas para fazer produtos químicos especiais.

A inovação UD emprega intensificação de processo, a realização de várias etapas de forma integrada, resultando no uso de menos energia e água. Este conceito, implementado em grande escala, é o foco do RAPID, um Instituto de Fabricação dos EUA liderado pelo Instituto Americano de Engenheiros Químicos, que também envolve UD como um jogador chave.

"Nosso processo permite - pela primeira vez - a produção econômica de fluxos de alimentação que podem melhorar profundamente a economia dos bioprodutos celulósicos fabricados a jusante, sem mencionar os benefícios ambientais da substituição do petróleo, "Saha diz." Mais de 10, 000 milhões de toneladas métricas de emissões de carbono foram relatadas em 2010 a partir de combustíveis fósseis convencionais e produtos químicos, que tem um efeito catastrófico de longo prazo em nosso meio ambiente. "