Transformando Resíduo de Pasta de Celulose em Nova Matéria-Prima para a Indústria Química

Pesquisadores da Universidade de Stellenbosch, Western Cape, África do Sul, desenvolveram um método de despolimerização de polímeros fenólicos para transformar resíduo de pasta numa nova matéria-prima para a indústria química. Estes pesquisadores são Helen Pfukwa, Ndumiso Sibanda e Harald Pasch.

(Photo: catalby / iStock / Getty Images Plus)

Falem sobre sua tecnologia

A tecnologia transforma lignina em compostos de baixa massa molar com valor agregado. É suave e seletiva e produz compostos aromáticos funcionalizados, que são valiosos elementos de composição nas indústrias química e de polímeros.

Que problema ela soluciona?

As indústrias química e de fabricação de polímeros dependem fortemente da extração de matérias-primas a partir de combustíveis fósseis não renováveis, como o petróleo e o carvão. O uso dessas matérias-primas não é sustentável, pois as reservas estão diminuindo e sua extração e transformação nas desejadas substâncias químicas funcionalizadas têm efeitos ambientais negativos.

A lignina, um constituinte da biomassa lignocelulósica, é uma alternativa atraente por ser o polímero aromático funcionalizado mais abundante e, mais importante ainda, por não entrar em concorrência com as necessidades societais.

Graças ao uso de tecnologias apropriadas e seletivas, tais como a despolimerização oxidativa, a lignina pode ser transformada em substâncias químicas úteis que têm funcionalidade aromática (materiais de base para uma larga gama de produtos de consumo). De maneira geral, os polímeros que foram sintetizados a partir de monômeros derivados da lignina e de seus derivados apresentam altas temperaturas de transição vítrea (Tg) e estabilidades térmicas, bem como boas propriedades mecânicas, o que faz deles substitutos atraentes para o estireno derivado de combustíveis fósseis na síntese de plásticos resistentes a altas temperaturas, compósitos avançados e resinas.

Qual foi a inspiração da sua invenção?

A indústria sul-africana de pasta de celulose produz por ano milhões de toneladas de resíduos de lignina. Grande parte dessa lignina vai para o fornecimento de energia. Enquanto o uso de biocombustível obtido a partir de resíduo de lignina é extremamente benéfico para reduzir a dependência das fábricas de pasta da rede elétrica nacional, há também benefícios significativos a se tirarem do uso de resíduos de lignina como fonte de substâncias químicas. Diante dos desafios que representam para a nossa sociedade o esgotamento do petróleo bruto e o acúmulo de resíduos, importa investigar como os resíduos gerados por várias indústrias podem ser usados como possível matéria-prima de substituição ao petróleo bruto.

Como sua inovação apoia um futuro verde?

A inovação é importante para um futuro verde porque oferece uma forma de transformar aquilo que seria considerado resíduo em compostos aromáticos de valor agregado, que podem ser utilizados nas indústrias química e de fabricação de polímeros. Essencialmente, a cadeia de valor da lignina, que é produzida como resíduo de uma determinada indústria, é ampliada através de seu uso como matéria-prima para outra indústria. Isto promove o desenvolvimento sustentável.

Como está protegida sua tecnologia?

Depositamos um pedido de patente na África do Sul (2019/02602) e num futuro próximo, planejamos proteger nossa tecnologia no nível internacional depositando um pedido internacional de patente no âmbito do Tratado de Cooperação em matéria de Patentes (PCT).

Por que é importante para inventores proteger seu trabalho com os direitos de propriedade intelectual?

Para incentivar mais pesquisas e inovações em prol do benefício econômico. A proteção da Propriedade Intelectual (PI) oferece incentivo a inventores e criadores de soluções inovadores para que sigam inovando continuamente de forma a produzir impacto societal. As melhorias que embelezam a aparência de inovações ou as fazem funcionar melhor ajudam licenciados e firmas a ganharem uma vantagem competitiva no mercado impedindo pessoas não autorizadas de explorarem comercialmente a PI protegida.

Quais foram os maiores desafios encontrados no processo de desenvolvimento dessa invenção?

A lignina é uma macromolécula muito complexa com uma estrutura única que depende da fonte e do procedimento de pré-tratamento. A ligação β-éter (β-O-4) constitui cerca de 40% a 60% de todas as ligações, o que significa que a maioria das técnicas oxidativas suaves que visariam essas ligações especificamente e produziriam carbonila ou compostos caboxílicos funcionalizados não oferecem uma completa transformação da lignina. Descobrimos que é também importante controlar de forma eficaz as condições de despolimerização a fim de evitar uma superoxidação, que pode levar a estruturas ainda mais complexas do que a própria lignina inicial.

Qual é seu apelo a ações para o Dia Mundial da PI 2020?

Um futuro verde na indústria química é possível se os governos elaborarem e aplicarem políticas que incentivem as indústrias química e de fabricação de materiais a incluírem o desenvolvimento sustentável em seus planos de longo prazo. Isto irá subsequentemente incentivar indústrias a mudarem seu foco para o fornecimento de produtos de igual qualidade mas de maneira mais sustentável do ponto de vista ambiental, inclusive com uma utilização eficiente de matérias-primas renováveis. Novas oportunidades de pesquisa colaborativa entre a indústria e a academia devem ser incorporadas a fim de possibilitar isso. Mecanismos de incentivo para que consumidores e indústrias adotem essas medidas devem ser integrados nas políticas relativas à ciência, tecnologia e inovação.

Como está sendo usada sua invenção e que impacto potencial tem ela?

Estamos no processo de tentar comercializar a tecnologia. Entramos em contato com uma empresa local de pasta de celulose e papel (localizada na África do Sul) que deseja que apliquemos a tecnologia ao resíduo de lignina (lignossulfonato) produzido por ela. O objetivo desse projeto é avaliar a eficácia do método com o lignossulfonato dessa empresa em relação aos tipos de produtos que seriam obtidos e suas quantidades.

Saiba mais

Para mais informações, queira contatar forms@sun.ac.za