Uma
equipe de pesquisadores, liderada pela Universidade de Minnesota, inventou uma
nova tecnologia para produzir pneus de automóveis de árvores e gramíneas em um
processo que poderia mudar a indústria de produção de pneus em direção a usar
recursos renováveis encontrados em nossos quintais.
Pneus
de carro convencionais são vistos como ambientalmente hostis porque eles são
predominantemente feitos a partir de combustíveis fósseis. Os pneus de
carro produzidos a partir de biomassa que inclui árvores e gramíneas seriam
idênticos aos pneus de carro existentes com a mesma composição química, cor,
forma e desempenho.
A
tecnologia foi patenteada pela Universidade de Minnesota e está disponível para
licenciamento através do escritório de comercialização da Universidade .O novo
estudo foi publicado na American
Chemical Society, uma revista líder nas ciências químicas e de catálise. Autores
do estudo, incluem pesquisadores da Universidade de Minnesota, da Universidade
de Massachusetts, Amherst e do Centro de Polímeros Sustentáveis, um centro
financiado pela Fundação Nacional da Ciência da Universidade de Minnesota.
"Nossa
equipe criou um novo processo químico para fazer isopreno, a molécula-chave em
pneus de carro, a partir de produtos naturais como árvores, gramíneas ou
milho", disse Paul Dauenhauer, professor associado de engenharia química e
ciência dos materiais e pesquisador principal do estudo da Universidade de
Minnesota."Esta pesquisa poderia ter um grande impacto sobre a indústria multimilionária
de pneus automotivos."
"A
colaboração foi realmente a chave para esta pesquisa que transformou biomassa em
isopreno", disse Carol Bessel, vice-diretor da divisão de química da
National Science Foundation (NSF), que financia o Centro de Polímeros
Sustentáveis. "Esta colaboração e sinergia entre os pesquisadores com
diferentes abordagens e habilidades é realmente o que estamos tentando promover
dentro do NSF para inovação química”.
Atualmente,
o isopreno é produzido pela separação térmica de moléculas em petróleo que são
semelhantes à gasolina em um processo chamado "cracking". O isopreno
é então separado de centenas de produtos e purificado. No passo final, o
isopreno é reagido consigo mesmo em cadeias longas para formar um polímero
sólido que é o componente principal do pneus de automóvel.
O
isopreno derivado da biomassa tem sido uma grande iniciativa das empresas de
pneus na última década, com a maior parte do esforço focado na tecnologia de
fermentação (semelhante à produção de etanol). No entanto, isopreno
renovável provou ser uma molécula difícil de gerar a partir de micróbios, e os
esforços para torná-lo por um processo totalmente biológico não foram bem
sucedidos.
Financiados
pela NSF, pesquisadores do Centro de Polímeros Sustentáveis se concentraram
em um novo processo que começa com açúcares derivados da biomassa, incluindo gramíneas,restos
de árvores e milho. Eles descobriram que um processo de três etapas é
otimizado quando é "hibridizado", o que significa que combina
fermentação biológica usando micróbios com refinação catalítica convencional
que é semelhante à tecnologia de refinação de petróleo.
O
primeiro passo do novo processo é a fermentação microbiana de açúcares, como a
glicose, derivada da biomassa a um intermediário, chamado ácido itacônico. No
segundo passo, o ácido itacónico reage com o hidrogénio transformando-se em um produto
químico chamado metil-THF (tetrahidrofurano). Esta etapa foi otimizada
quando a equipe de pesquisa identificou uma combinação metal-metal única que
serviu como um catalisador altamente eficiente.
A
descoberta tecnológica do processo veio no terceiro passo para desidratar
metil-THF em isopreno. Usando um catalisador recentemente descoberto na
Universidade de Minnesota chamado P-SPP (Phosphorous Self-Pillared Pentasil), a
equipe foi capaz de demonstrar uma eficiência catalítica tão elevada como 90
por cento com a maior parte do produto catalítico sendo isopreno. Combinando
todas as três etapas em um processo, o isopreno pode ser obtido de forma
renovável a partir da biomassa.
"O
desempenho dos novos catalisadores zeolíticos contendo P, como S-PPP, foi
surpreendente", diz Dauenhauer. "Esta nova classe de
catalisadores ácidos sólidos exibe uma eficiência catalítica dramaticamente
melhorada e é a razão pela qual o isopreno renovável é possível".
"O
isopreno economicamente biodegradável tem o potencial de expandir a produção
doméstica de pneus de carro usando recursos renováveis e prontamente
disponíveis em vez de combustíveis fósseis", disse Frank Bates, um
renomado especialista em polímeros e professor de Engenharia Química e Materiais
da Universidade de Minnesota. "Essa descoberta também pode afetar muitos
outros produtos de borracha tecnologicamente avançados".
A descoberta
da tecnologia de pneus renováveis faz parte de uma missão maior do Centro de
Polímeros Sustentáveis, um Centro de Inovação Química financiado pela NSF,
liderado pela Universidade de Minnesota. Iniciado em 2009, o CSP tem se
concentrado em pesquisar novos bioplásticos através de pesquisas inovadoras. Os
pesquisadores procuram projetar, preparar e implementar polímeros derivados de
recursos renováveis para uma ampla gama de aplicações.
Fonte:
https://cse.umn.edu
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