dossier sobre biomassa
PEF: uma alternativa com futuro Segundo a Associação Europeia de Bioplásticos, a utilização dos bioplásticos representa uma pequena percentagem dos milhões de toneladas de plástico que são produzidos anualmente. Alba Ortiz Álvarez Laboratório Químico de AIMPLAS
Devido ao aumento da procura de plásticos, da necessidade de reduzir a dependência de compostos de origem fóssil, tal como da necessidade de obter novos materiais com propriedades avançadas, este mercado atualmente está no auge, apresentando uma média de crescimento de 20% por ano. Segundo estudos realizados pela Utrecht University (Product overview and market projection of emerging bio-based plastics PRO-BIP 2009), estima-se que no futuro cerca de 85% dos plásticos possam ser substituídos tecnicamente por plásticos de origem biológica. Por isso a investigação sobre a obtenção de novos bioplásticos está a revelar-se de grande importância e interesse para as empresas do setor dos plásticos. E também por isso é importante definir inicialmente, o que consideramos bioplástico. Um bioplástico é definido como toda a família de materiais que diferem dos plásticos convencionais na medida em que são materiais de origem biológica, são biodegradáveis ou ambos. Em particular entende-se por material de origem biológica aquele material ou produtos que são, em parte, derivados da biomassa (plantas). Por outro lado, um material é considerado biodegradável quando, sob certas condições e na presença de microorganismos é capaz de se transformar em substâncias naturais como água, dióxido de carbono e composto. No gráfico seguinte representa-se um amplo tipo de biopolímeros que estão a ser utilizados na indústria. A AIMPLAS trabalha na síntese e na modificação de diferentes bioplásticos tais como PLA, PBS, PET, PHA, PEF, entre outros.
Figura 1 Tipos de bioplásticos utilizados atualmente. Fonte: European Bioplastic, Nova-Institute (2016).
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Dentro do Projeto Europeu EnzOx2 (New enzymatic oxidation/oxyfunctionalization technologies for added value bio-based products. BBI, European Union’s Horizon 2020, grant agreement No 720297) está a trabalhar-se no desenvolvimento de novas tecnologias bioquímicas baseadas na utilização de enzimas oxidativas para garantir soluções inovadoras na produção de alguns compostos de valor acrescentado a partir de componentes de biomassa. Este projeto tem um grande interesse porque a utilização deste tipo de enzimas está praticamente inexplorado a nível industrial. A obtenção destes produtos implica várias reações de oxidação e oxifuncionalização catalisadas por diferentes tipos de oxireductâncias fúngicas (tais como oxidases e peroxigenasas). Neste contexto, o EnzOx2 tem previsto desenvolver uma conversão enzimática de 100% de 5-hidroximetilfurfural (HMF) ou 5-metoximetilfurfural (MMF) em diformilfurano e ácido 2,5-furandicarboxílico (FDCA). Outra linha de investigação deste projeto consiste na otimização da hidroxilação seletiva de lípidos vegetais (tais como ácidos gordos, terpeno e esteróides) de forma a produzir ingredientes de sabor e fragância (F&F, ingredientes de sabor e fragância), tal como ingredientes farmacêuticos ativos (APIs, ingredientes farmacêuticos ativos). Dentro do projeto EnzOx2, uma das lineas de trabalho que a AIMPLAS realizará está relacionada com a síntese de derivados de furanoato de polietileno (PEF). Para a obtenção desta família de compostos parte-se de um dos monómeros derivados da biomassa, mais especificamente o ácido 2,5-furandicarboxílico (FDCA). Este novo bioplástico, derivado de PEF, apresenta muitas vantagens sendo um possível candidato para a substituição de polímeros de origem fóssil como o politereftalato de etileno (PET) (Figura 3). Algumas das vantagens que se descobriram neste tipo de biopolímero quando comparado com o PET serão listadas de seguida: • O PEF apresenta uma pegada de carbono 50% melhor ou menor do que o PET; • O polímero PEF apresenta valores de permeabilidade ao oxigénio, dióxido de carbono e água melhores do que os que a PET apresenta;
Figura 2 PEF versus PET.
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Figura 3 Tecnologia utilizada pela Avantium. Fonte: www.avantium.com/yxy/products-applications/.
• Quando comparado com os valores do PET, o polímero PEF apresenta uma temperatura de fusão inferior, apesar da temperatura de transição do vidro ser maior; • O PEF pode ser processado da mesma forma e na mesma máquina que o PET; • O processo de reciclagem é o mesmo do que o do PET. A partir de 2005, Avantium desenvolveu uma tecnologia patenteada (tecnologia YXY) para produzir polímeros à base de biocombustível: PEF a partir de fontes muito variadas tais como plantas, grãos, lignocelulose (madeira), e até mesmo de produtos descartáveis como resíduos de papel ou resíduos agrícolas. As principais vantagens da tecnologia bioquímica EnzOx2 (que utiliza oxidases e/ou peroxigenases) para a produção de PEF são as seguintes: •A s condições de reação para a obtenção de monómeros são mais suaves, o que provoca uma redução significativa nos custos de produção; • Devido à alta seletividade da tecnologia bioquímica utilizada, a quantidade de subprodutos de reação, como os monómeros monofuncionais, é minimizada; •A AIMPLAS desenvolve a síntese de compostos derivados do PEF pelo que podemos avaliar a influência destas modificações nas propriedades finais (Figura 4).
Figura 4 Derivados de PEF obtidos pela AIMPLAS dentro do Projeto Europeu EnzOx2.
Por isso durante os próximos quatro anos, o consórcio de EnzOx2, formado por doze participantes de cinco países europeus, trabalhará para a produção dos produtos de elevado valor acrescentado a partir de biomassa vegetal utilizando tecnologias enzimáticas.