Os adesivos são quase sempre baseados em matérias-primas fósseis, como o petróleo. Pesquisadores da Fraunhofer desenvolveram recentemente um processo que permite utilizar a queratina para esse fim. Este composto proteico altamente versátil pode ser encontrado, por exemplo, em penas de galinha. Não só pode ser utilizado para fabricar uma série de adesivos diferentes para uma variedade de aplicações, mas os processos e produtos finais também são sustentáveis ​​e seguem os princípios básicos subjacentes a uma economia circular bioinspirada. O projeto, desenvolvido em conjunto com a Henkel AG &Co. KGaA, atende a um mercado de bilhões de dólares.



Os adesivos são encontrados em quase todos os lugares:em calçados esportivos, smartphones, revestimentos de pisos, móveis, têxteis ou embalagens. Até mesmo os pára-brisas dos automóveis são colados com adesivos. Os especialistas reconhecem mais de 1.000 tipos diferentes de adesivos. Eles podem ligar quase todos os materiais imagináveis ​​a outro. Os adesivos pesam muito pouco e por isso se prestam a um design leve. As superfícies coladas com adesivo não deformam porque, ao contrário das fixações com parafusos, a carga é distribuída uniformemente. Os adesivos não enferrujam e isolam a umidade. As superfícies coladas com adesivo também são menos suscetíveis à vibração. Além disso, os adesivos são baratos e relativamente fáceis de trabalhar.

Penas provenientes da produção de carne de aves

Tradicionalmente, os adesivos quase sempre são feitos de matérias-primas fósseis, como o petróleo. O Instituto Fraunhofer de Engenharia Interfacial e Biotecnologia IGB adotou recentemente uma abordagem diferente. Os pesquisadores têm usado penas como material de base em vez de petróleo. As penas são um subproduto da produção de carne de aves. Eles são destruídos ou misturados à alimentação animal. Mas as penas são valiosas demais para serem desperdiçadas porque contêm a proteína estrutural queratina. Este biopolímero é encontrado em animais e constitui garras, garras, cascos ou penas. Sua estrutura fibrosa é extremamente forte.

Por que a queratina é perfeita para a fabricação de adesivos

A queratina é um material biodegradável e, portanto, ecológico, cuja estrutura possui propriedades específicas que a tornam particularmente adequada para a fabricação de adesivos. A estrutura polimérica da queratina, ou seja, suas moléculas de cadeia muito longa, bem como sua capacidade de sofrer reações de reticulação, predestinam-na para a fabricação de diversos adesivos. “As propriedades exigidas para os adesivos já são, até certo ponto, inerentes ao material base e só precisam ser desbloqueadas, modificadas e ativadas”, explica o gerente do projeto, Dr. Michael Richter.

Adesivos químicos e especiais para plataformas

Nos últimos três anos, Fraunhofer IGB tem trabalhado com a Henkel AG &Co. KGaA no projeto KERAbond:"Produtos químicos especiais de proteínas de queratina funcionais personalizadas" – Kera é a abreviatura de queratina, combinada com a palavra inglesa bond. A Henkel é líder de mercado global no setor de adesivos.

Os parceiros do projeto desenvolveram e aperfeiçoaram recentemente um novo processo. Na primeira etapa, as penas recebidas do matadouro são esterilizadas, lavadas e trituradas mecanicamente. Em seguida, um processo enzimático divide os biopolímeros de cadeia longa ou cadeias de proteínas em polímeros de cadeia curta por meio de hidrólise.

O produto final é uma plataforma química que pode servir como material de base para o desenvolvimento de adesivos especialmente formulados. “Usamos o processo e a plataforma química como uma “caixa de ferramentas” para integrar propriedades biomelhoradas ao produto final”, diz Richter. Isto significa que os parâmetros podem ser especificados para o adesivo especial alvo, como tempo de cura, elasticidade, propriedades térmicas ou resistência. Além disso, não são apenas os adesivos que são fáceis de fabricar, mas também substâncias relacionadas, como endurecedores, revestimentos ou primários.

Na etapa seguinte, a equipe Fraunhofer começou a converter as penas em larga escala. A aceleração do processo coube ao Centro Fraunhofer de Processos Químico-Biotecnológicos CBP em Leuna. O objetivo era provar que os produtos químicos da plataforma à base de queratina também podem ser fabricados com boa relação custo-benefício em escala industrial. Isto envolveu o processamento de vários quilogramas de penas de galinha, sendo o material produzido utilizado para testes iniciais promissores de materiais na Fraunhofer IGB e na Henkel.

Fundamentos de uma economia bioinspirada

Este processo bioinspirado é de particular importância para a Fraunhofer-Gesellschaft. Isto não se deve apenas ao facto de envolver matérias-primas biodegradáveis ​​ou métodos de fabrico particularmente eficientes. A biotecnologia é, de facto, um dos principais campos de investigação da Fraunhofer-Gesellschaft. Richter explica o conceito subjacente:"Nós nos inspiramos em funcionalidades ou propriedades que já existem na natureza ou em matérias-primas naturais. E tentamos traduzir essas propriedades em produtos através de métodos de fabricação inovadores. Isso gera um ciclo bioinspirado para matérias-primas valiosas. "

A Fraunhofer IGB atua em todos os aspectos da bioeconomia há alguns anos e desenvolveu expertise exclusiva quando se trata de queratina, por exemplo. É por isso que a empresa química Henkel abordou a Fraunhofer IGB para este projeto.

O projeto tem algum peso econômico. Segundo o Statista, cerca de um milhão de toneladas de adesivos foram fabricados só na Alemanha em 2019. O valor total ronda os 1,87 mil milhões de euros.

E a produção científica também está certa:foi depositado um pedido de patente para o novo processo e um artigo publicado em revista científica. Dois Ph.D. espera-se que os alunos que conduziram extensas pesquisas sobre o projeto na Henkel e Fraunhofer concluam suas teses no primeiro trimestre de 2024. Esta nova tecnologia baseada em queratina permitirá que uma série de produtos químicos de plataforma sejam produzidos de forma sustentável e bioinspirada.

Fornecido por Fraunhofer-Gesellschaft