O método de separação da lignina pode tornar rentável o material renovável

RICHLAND, Washington –Um novo método para extrair lignina pode ajudar a transformar palha de trigo em ouro. A lignina produzida pelo novo método era de cor neutra, inodora e homogênea, um avanço que poderia tornar esse material neutro em carbono um candidato mais viável para o desenvolvimento de produtos de alto valor.

Reportando no Proceedings of the National Academy of Sciences, os pesquisadores da Washington State University extraíram até 93% de lignina com até 98% de pureza da palha de trigo, produzindo uma quantidade significativa de material de maneira uniforme que poderia torná-lo mais atraente para a indústria usar.

“Este método nos permite extrair lignina de material vegetal em sua forma nativa e com alto rendimento”, disse Xiao Zhang, professor da Escola de Engenharia Química e Bioengenharia Gene e Linda Voiland da WSU, que liderou o trabalho. “Conseguimos demonstrar à indústria que é possível produzir lignina com cor neutra e inodora, e podemos fabricar uma boa parte do material para começar a avaliar suas aplicações.”

A lignina é a segunda fonte de carbono renovável mais abundante, representando cerca de 30% do carbono não-baseado em combustíveis fósseis na Terra. Está em todas as plantas vasculares, onde forma paredes celulares e confere rigidez às plantas. A lignina permite que as árvores permaneçam em pé, dá firmeza aos vegetais e representa cerca de 20% a 35% do peso da madeira. O material é muito promissor como precursor de materiais e combustíveis de base biológica, mas também é notoriamente difícil de extrair de plantas.

O material geralmente é separado durante a fabricação de papel e o biorrefinamento, mas esses processos frequentemente contaminam e alteram significativamente as propriedades químicas e físicas da lignina, diminuindo seu valor. Assim, a maior parte da lignina é queimada para produzir combustível e eletricidade ou usada em produtos de baixo valor, como aditivos para cimento ou como aglutinante na alimentação animal. A produção de uma lignina mais homogênea oferece a oportunidade de buscar o desenvolvimento de materiais de alto valor para substituir plásticos e polímeros derivados de petróleo.

“Devido à sua heterogeneidade, a lignina não pode ser usada como um material valioso, apesar de séculos de esforços”, disse Zhang, que tem um cargo conjunto no Pacific Northwest National Laboratory. “Diz o ditado que 'você pode fazer qualquer coisa com lignina, exceto dinheiro'. Há tanta heterogeneidade nas moléculas que ninguém consegue fazer nada com segurança.”

Em seu trabalho, os pesquisadores usaram um solvente para separar a lignina da palha de trigo e conseguiram preservar e controlar suas principais propriedades, produzindo uma molécula mais uniforme e com peso molecular consistente que a torna mais útil para a indústria. A lignina extraída era de cor clara, mais parecida com a lignina que existe na natureza.

Por ser um composto rico em elétrons, a lignina tinha forte afinidade pelo solvente, e as interações eletrônicas permitiram aos pesquisadores extraí-la com reações químicas mínimas, o que protegeu sua estrutura molecular natural, que tantas vezes é facilmente danificada em separações químicas.

O Escritório de Comercialização da WSU registrou uma patente provisória e auxiliará os pesquisadores na ampliação e eventual comercialização desta tecnologia. Para torná-lo mais viável para aplicações industriais, a equipe de pesquisa está trabalhando para diminuir o longo tempo de processamento e a quantidade de produtos químicos de purificação necessários. O trabalho foi feito em colaboração com Edoardo Apra, cientista computacional do PNNL, e professor Art Ragauskas da Universidade do Tennessee, Knoxville. Foi apoiado pela National Science Foundation e pelo Instituto Nacional de Alimentação e Agricultura do Departamento de Agricultura dos EUA, bem como pelo fundo Commercialization Gap da WSU.