A fibra de carbono, um material agora utilizado por toda a indústria, mas e se em vez de ser produzida a partir do petróleo fosse criada pelas plantas? O Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) está trabalhando nessa tendência.
Uma equipe interdisciplinar de cientistas divulgou os resultados de investigações experimentais sobre a conversão de biomassa lignocelulósica em uma substância química de base biológica chamada acrilonitrila, o principal precursor para a produção de fibra de carbono.
De carros a bicicletas, aviões e espaçonaves, a fibra de carbono está agora em toda parte. Fabricantes em todo o mundo estão tentando tornar esses veículos mais leves, tanto para reduzir o uso de combustível quanto para reduzir o impacto ambiental.
A fibra de carbono é cinco vezes mais forte que o aço, duas vezes mais rígida, mas também mais leve. Isso o torna ideal em vários campos. Mas hoje a indústria depende de derivados de petróleo. Em vez disso, alternativas renováveis poderiam ser melhor exploradas.
L ' acritrionila é um produto químico produzido hoje por meio de um complexo processo de petróleo com base em escala industrial. O propileno, derivado do petróleo ou gás natural, é misturado com amônia, oxigênio e um catalisador. A reação gera grandes quantidades de calor e cianeto de hidrogênio, um subproduto tóxico. Mesmo o catalisador usado para fazer acrilonitrila hoje é bastante complexo e caro, e os pesquisadores ainda não entendem completamente o mecanismo.
Para desenvolver novas ideias para a produção de acrilonitrila a partir de matérias-primas renováveis, o Departamento de Energia (DOE) convidou vários laboratórios de pesquisa para produzir acrilonitrila a partir de resíduos vegetais, como os resultantes do processamento de milho, palha de trigo e arroz. de aparas de madeira. Esta é a parte não comestível da planta que pode ser decomposta em açúcares, que por sua vez são convertidos em uma ampla gama de produtos de base biológica para uso diário.
De acordo com os cientistas do NREL, açúcares lignocelulósicos de fontes renováveis podem tornar a fibra de carbono mais barata e mais amplamente adotada para aplicações de transporte diário.
"Se pudéssemos fazer isso de uma forma economicamente sustentável, poderia potencialmente desacoplar o preço da acrilonitrila do petróleo e oferecer uma alternativa verde à fibra de carbono ao invés do uso de combustíveis fósseis", disse Gregg Beckham, da equipe do NREL.
Para fazer isso, os cientistas usaram um catalisador simples para uma reação química chamada nitrilação. Este último é cerca de três vezes mais barato que o equivalente usado no processo à base de petróleo. Também não produz calor em excesso ou cianeto de hidrogênio, que é tóxico. O processo de base biológica gera apenas água e álcool como subprodutos.
Aquele baseado em acrilonitrila de base biológica tem várias vantagens sobre o processo à base de petróleo em uso hoje. "Este é o ponto crucial do estudo", disse Beckham.
A próxima etapa será reduzir o processo para produzir 50 quilos de acrilonitrila. Os pesquisadores estão colaborando com várias empresas, incluindo uma empresa de catalisadores, para produzir o que é necessário para operações em escala piloto.
"Além de reduzir a produção de acrilonitrila, estamos entusiasmados em usar essa química poderosa e robusta para fazer outros materiais de uso diário a partir de recursos biológicos também."
Você pode fazer sem óleo. A pesquisa foi publicada na Science.
Francesca Mancuso
