Pesquisadores desenvolvem melhor maneira de fazer analgésicos a partir de árvores
Os pesquisadores começaram com biomassa de choupo moída e a transformaram em Paracetamol cristalizado junto com vários outros produtos valiosos. Crédito:Universidade de Wisconsin-Madison Cientistas da Universidade de Wisconsin-Madison desenvolveram uma forma econômica e ambientalmente sustentável de fabricar um popular analgésico e outros produtos valiosos a partir de plantas em vez de petróleo.
Com base num método anteriormente patenteado para a produção de paracetamol – o ingrediente activo do Tylenol – a descoberta promete um caminho mais ecológico para um dos medicamentos e outros produtos químicos mais utilizados no mundo. Mais importante ainda, poderia proporcionar novos fluxos de receitas para tornar os biocombustíveis celulósicos – derivados de fibras vegetais não alimentares – em termos de custos competitivos com os combustíveis fósseis, o principal motor das alterações climáticas.
"Fizemos pesquisa e desenvolvimento para dimensioná-lo e torná-lo realizável", diz Steven Karlen, cientista do Centro de Pesquisa em Bioenergia dos Grandes Lagos que liderou a pesquisa publicada recentemente na revista ChemSusChem. .
O paracetamol, também conhecido como acetaminofeno, é um dos produtos farmacêuticos mais utilizados, com um valor de mercado global de cerca de 130 milhões de dólares por ano. Desde que foi introduzido no início de 1900, o medicamento tem sido tradicionalmente produzido a partir de derivados do alcatrão de carvão ou do petróleo.
Em 2019, Karlen e o professor de bioquímica da UW-Madison, John Ralph, mostraram como ele poderia ser produzido a partir de um composto em choupos, usando uma reação química bem conhecida.
Agora, a equipe de Karlen melhorou o processo de fabricação de paracetamol, bem como de outros medicamentos, pigmentos, têxteis e plásticos biodegradáveis, com um valor de mercado acumulado de mais de US$ 1,5 bilhão, um portfólio de produtos que, segundo Karlen, poderia apoiar dezenas de pequenas biorrefinarias que alimentam grandes hubs sem saturar o mercado.
O processo está disponível para licenciamento comercial através da Wisconsin Alumni Research Foundation, a organização sem fins lucrativos que comercializa descobertas universitárias para apoiar pesquisas em andamento.
A molécula de paracetamol é feita de um anel de benzeno de seis carbonos com dois grupos químicos ligados. Os choupos produzem um composto semelhante chamado p-hidroxibenzoato (pHB) na lignina, a parte da parede celular que une os açúcares das plantas e fornece estrutura.
A lignina está repleta de compostos aromáticos valiosos que poderiam substituir muitos produtos petroquímicos e fornecer às biorrefinarias fluxos de receitas adicionais para tornar os combustíveis à base de plantas competitivos em termos de custos. O desafio é quebrar a cadeia complexa e irregular de moléculas em componentes úteis.
Acontece que o pHB é relativamente fácil de quebrar com tratamento químico, mas embora a descoberta inicial tenha mostrado que era quimicamente possível transformá-lo em paracetamol, Karlen diz que o processo não converteu matéria-prima suficiente no produto final.
O cientista pesquisador Vitaliy Tymokhin descobriu que o tratamento da biomassa do choupo com um método diferente – e normalmente mais barato – converteu quase todo o pHB em outro produto químico que pode então ser convertido em paracetamol ou em uma molécula menos valiosa com outras aplicações.
“Você pode fazer corantes como tinta preta, polímeros que podem ser usados em têxteis ou aplicação de materiais, convertê-los em adesivos ou coisas assim”, diz Karlen. "Tem um mercado enorme e um grande valor."
Ao reciclar o produto que não reagiu num reator contínuo, os cientistas converteram com sucesso 90% da matéria-prima em paracetamol, que extrairam usando um método mais barato do que as técnicas tradicionais de purificação. Karlen diz que deveria ser possível aumentar o rendimento em até 99%.
O processo é principalmente à base de água, depende de solventes verdes e é contínuo, em vez de uma reação em lote, o que o torna ideal para aplicações industriais.
“Enquanto estou cortando a árvore, ela pode alimentar um reator que extrai a benzamida”, diz Karlen. "Portanto, você nunca para. Tão rápido quanto seus caminhões chegam e enchem o depósito, você pode continuar processando."
