A mudança de indústrias baseadas em fósseis para uma bioeconomia está criando uma demanda crescente por produtos químicos de base biológica, materiais e combustíveis como alternativas sustentáveis ​​e renováveis. Uma possível fonte é a frutose da madeira para uso na produção de bioplásticos.

A biomassa lignocelulósica é normalmente um material vegetal não comestível, incluindo colheitas dedicadas de madeira e grama, bem como resíduos de sistemas agroflorestais. É também o recurso renovável mais abundante do planeta e disponível durante todo o ano. Além disso, A biomassa lignocelulósica não precisa de espaço valioso nos campos, pois não tem uso agrícola ou nutricional. É digno de nota, que a madeira pode ser colhida de forma sustentável em florestas certificadas. Nos países nórdicos, mais floresta é cultivada do que colhida a cada ano.

Em comparação com outras matérias-primas lignocelulósicas como palha, Matérias-primas à base de madeira para biorrefinaria têm o maior potencial para substituir compostos derivados de fósseis na indústria química. O estabelecimento de cadeias de valor competitivas com base em matéria-prima lignocelulósica não só garantirá uma abundante matéria-prima industrial alternativa, mas também fortalecerá a posição competitiva de produtos químicos e materiais de base biológica em comparação com seus equivalentes de base fóssil.

O projeto Horizon 2020 ReTAPP, financiado pela UE, investigou a produção de açúcar frutose usando biomassa lignocelulósica de madeira dura e fibra longa. "Os pesquisadores empregaram soluções enzimáticas para substituir a frutose à base de alimentos / amido pela frutose derivada da madeira e prepararam toda a cadeia de valor para lançar o produto no mercado, "afirma o coordenador do projeto Matti Heikkilä.

Melhores taxas de conversão

A iniciativa desenvolveu atividades em duas áreas principais. O primeiro envolveu testes, ampliação e demonstração da eficácia das enzimas, bem como da tecnologia inovadora desenvolvida pelos parceiros do projeto em ambientes industriais. A segunda série desenvolveu a tecnologia em uma empresa comercialmente viável, produzindo um caso de negócios, identificar clientes e mercados em potencial para o produto, e preparação de parceiros comerciais.

Os parceiros do projeto de três PMEs europeias otimizaram e demonstraram os processos de produção. Eles incluíram SEKAB E-Technology, que é especializada em tecnologia de madeira para açúcar, e Avantium Chemicals, líder mundial na produção de resina de furandicarboxilato de polietileno (PEF). O PEF é uma alternativa revolucionária de base 100 por cento biológica ao tereftalato de polietileno (PET), uma forma comum de plástico usada em garrafas e embalagens.

Um terceiro parceiro comercial, MetGen, desenvolveu novas enzimas de isomerase de glicose capazes de converter eficientemente a glicose à base de madeira em frutose. "Nossos resultados foram muito melhores do que para as enzimas tradicionalmente usadas na produção comercial de frutose, com uma taxa de conversão de mais de 50 por cento em geral, teste-piloto de várias toneladas, "explica Heikkilä.

Múltiplos benefícios

O consórcio aumentou a produção de enzimas para uma escala industrial. Ao desenvolver a produção de produtos químicos a granel de madeira, a frutose pode servir como uma possível matéria-prima renovável não alimentar para a produção de PEF por meio do precursor ácido furandicarboxílico (FDCA). "A tecnologia foi testada na planta de demonstração de biorrefinaria em Örnsköldsvik, Suécia. Ele pode ser utilizado por outros projetos e clientes que requerem açúcares celulósicos industriais para o desenvolvimento de produtos bioquímicos a jusante, "observa Heikkilä.

Um estudo econômico de alto nível da cadeia de valor ReTAPP mostrou a viabilidade econômica da iniciativa, enquanto a análise do ciclo de vida ambiental indicou uma redução clara nas emissões de gases de efeito estufa em comparação com as rotas convencionais usadas atualmente para a produção de frutose.

O ReTAPP apóia a introdução de alternativas economicamente viáveis, facilitando a transição de matérias-primas fósseis para produtos químicos sustentáveis ​​à base de madeira, materiais, combustíveis e energia. Isso melhorará o impacto ambiental da sociedade e reduzirá a pegada de CO2. Heikkilä aponta:"Demonstramos a cadeia de valor de base biológica para embalagens 100 por cento renováveis ​​que são mais baratas e têm melhores propriedades de barreira do que PET utilizando matéria-prima de 2ª geração, ou seja, madeira. Todas as novas tecnologias desenvolvidas e implementadas durante este projeto irão utilizar recursos sustentáveis ​​altamente abundantes na Europa e gerar novos empregos no setor de biorrefinaria. "