Petroquímica, os compostos derivados de petróleo e gás que servem como espinha dorsal molecular para grande parte do comércio moderno, comandou um valor de mercado de $ 539,3 bilhões em 2018.

Substituir apenas alguns desses produtos de petróleo por produtos químicos feitos de plantas ou micróbios poderia prejudicar substancialmente o consumo mundial de combustíveis fósseis.

É por isso que uma equipe de engenheiros da Universidade de Wisconsin-Madison desenvolveu um método para identificar compostos à base de plantas que são promissores como substitutos potenciais para produtos petroquímicos. Eles publicaram seus resultados este mês na revista. iScience .

"Isso fornecerá orientação para o design e descoberta do produto, "diz Wenzhao Wu, que conduziu a pesquisa antes de obter seu doutorado em engenharia química na UW – Madison em 2018 e agora trabalha na divisão de pesquisa estratégica corporativa da ExxonMobil. "Isso também ajudará a comunidade de biocombustíveis a se concentrar em quais produtos químicos devem ser produzidos."

Quais produtos químicos produzir é uma questão crucial - e a resposta pode determinar se os biocombustíveis são capazes de competir com o custo do petróleo.

“Estudamos a produção química, além de combustíveis, para melhorar a economia das biorrefinarias, "diz Christos Maravelias, um professor de engenharia química e biológica da UW – Madison. "A lógica é que converter biomassa em combustível é relativamente ineficiente em comparação com petróleo e gás, mas a produção química pode ser mais econômica. "

As refinarias de petróleo e gás produzem uma série de commodities químicas juntamente com produtos de combustível para satisfazer uma demanda insaciável de várias indústrias, incluindo agricultura, produtos farmacêuticos e eletrônicos.

Substituir algumas dessas commodities químicas por produtos de base biológica poderia ajudar a eliminar nossa dependência quase exclusiva do petróleo. Na verdade, Maravelias já estuda quais commodities químicas atuais podem ser mais bem produzidas a partir de fontes vegetais ou microbianas.

Que relativamente estreito, A visualização do "dia atual" não captura a grande variedade de produtos químicos que podem ser feitos de plantas de micróbios. Então, os pesquisadores buscaram uma estratégia para identificar produtos químicos emergentes - compostos de base biológica ainda não amplamente produzidos, mas potencialmente capaz de substituir um petroquímico em uso hoje.

Os pesquisadores apelidaram os promissores de "substâncias químicas substitutas, "identificado por meio de uma análise cuidadosa de tudo, desde volumes de mercado e preços à composição atômica.

Como é o caso dos produtos químicos à base de petróleo, produtos químicos de reposição poderiam algum dia ser vendidos junto com os biocombustíveis. Como resultado, os pesquisadores precisavam encontrar compostos que pudessem gerar receitas substanciais como coprodutos.

Eles também consideraram a demanda. Por exemplo, vários produtos químicos (como as moléculas complicadas usadas para sintetizar medicamentos controlados ou farmacêuticos) podem atingir preços elevados, mas esses compostos caros representam uma pequena fração do mercado total.

“Se os biocombustíveis puderem ser adotados em larga escala, seus coprodutos devem ter demanda significativa, "diz Maravelias." Se estivéssemos apenas produzindo especialidades químicas, não haveria um mercado grande o suficiente. "

Ampliando a equação para incluir volumes de mercado, bem como preços, os pesquisadores identificaram características de produtos químicos que têm alta demanda e também são difíceis de obter a partir de combustíveis fósseis.

E por camadas em uma terceira etapa de análise com base na estrutura molecular, os pesquisadores se concentraram nas características que permitem que produtos químicos de base biológica bem-sucedidos equilibrem o equilíbrio entre preço e demanda - e, importante, para ser facilmente produzido a partir de fontes biológicas.

Eles esperam que essas características motivem outros pesquisadores de biocombustíveis a dar os próximos passos:projetar e desenvolver caminhos baseados em plantas ou micróbios para sintetizar moléculas que se tornarão os substitutos químicos de amanhã.