Tecnologia desenvolvida nos Estados Unidos combina lignina e biomassa para reduzir o custo de um material estratégico.
Um material associado a aviões, carros esportivos e bicicletas de alto desempenho pode ganhar uma origem menos dependente do petróleo. Engenheiros da Iowa State University, nos Estados Unidos, produziram fibra de carbono usando lignina da indústria de papel e uma fração aquosa de bio-óleo, dois materiais de baixo valor comercial que normalmente ficam fora das aplicações mais sofisticadas.
O resultado foi obtido em estudos experimentais e apresentou resistência à tração de até 2,45 gigapascals e rigidez de até 236 gigapascals. Os números superam as referências do Departamento de Energia dos Estados Unidos para o uso de fibra de carbono em veículos, definidas em 1,72 gigapascal de resistência e 172 gigapascals de módulo de elasticidade.
Do subproduto da fábrica ao material estrutural
A lignina é uma substância natural que ajuda a dar rigidez e impermeabilidade às paredes celulares das plantas. Na produção de papel a partir de madeira, ela é separada da celulose e costuma ter valor econômico menor. A equipe trabalhou principalmente com lignina kraft de coníferas, um material abundante e de baixo custo.
O segundo componente vem da pirólise rápida, processo que usa calor para decompor palha de milho, cavacos de madeira e outras biomassas. Essa operação gera bio-óleo, um combustível líquido que pode ser separado em frações com propriedades diferentes. A parte aquosa utilizada pelos pesquisadores também tinha baixo valor comercial.
Segundo a Iowa State University, a pesquisa combina esses dois materiais para fabricar uma fibra de carbono de base biológica com custo estimado abaixo de US$ 5 por libra. Para comparação, a faixa considerada no desenvolvimento voltado à indústria automotiva fica entre US$ 5 e US$ 7 por libra.
O método reduz uma das etapas mais lentas
O desafio não era apenas encontrar uma matéria-prima renovável. A fibra de carbono precisa suportar forças elevadas e manter baixo peso, características que dificultaram durante décadas a substituição dos precursores derivados do petróleo.
O grupo da professora Xianglan Bai desenvolveu uma abordagem chamada termo-mecanquímica. Em linguagem simples, a lignina é aquecida enquanto a fibra formada é submetida a tensão mecânica crescente. Essa combinação altera a transformação química do material e a organização de sua estrutura, o que aumenta o desempenho final.
Outra etapa usa o bio-óleo aquoso para modificar uma lignina que normalmente não amolece o suficiente para ser transformada em fibra. Com a modificação, o tempo necessário para estabilizar a fibra caiu de dezenas de horas para duas a quatro horas. A redução pode diminuir gargalos industriais, embora o desempenho em uma fábrica ainda precise ser demonstrado.
O que os números significam para carros e turbinas
Fibra de carbono é valorizada porque combina alta resistência com baixa massa. Isso permite reduzir o peso de estruturas em setores como aviação, transporte, energia eólica, infraestrutura e artigos esportivos. Em veículos, componentes mais leves podem contribuir para menor consumo de energia, mas o efeito depende do projeto completo, do tipo de automóvel e da forma de fabricação.
O estudo não demonstra que carros comerciais já possam ser produzidos com essa fibra. O que foi comprovado até agora é o desempenho de amostras desenvolvidas em laboratório, além da possibilidade de reduzir o tempo de processamento em uma das fases de produção.
A pesquisa recebeu uma bolsa de quatro anos e US$ 2 milhões da National Science Foundation, agência científica do governo dos Estados Unidos. O financiamento faz parte do programa Translation to Practice, criado para levar descobertas acadêmicas a aplicações práticas. O registro do projeto pode ser consultado na página oficial da bolsa da National Science Foundation.
Por que a descoberta interessa à Amazônia
A lógica do projeto também dialoga com um desafio conhecido na Amazônia: transformar resíduos agrícolas, florestais e industriais em produtos de maior valor, sem ampliar a pressão sobre a floresta. Lignina e bio-óleo não são exclusivos dos Estados Unidos. Eles podem resultar de cadeias que processam madeira, fibras vegetais e outros tipos de biomassa, embora cada matéria-prima produza compostos com características próprias.
Nos estados amazônicos, uma tecnologia desse tipo poderia ser relevante para cadeias que buscam aproveitar melhor resíduos de biomassa, desde que existam matéria-prima regular, controle ambiental, infraestrutura e mercado. A pesquisa, porém, não avaliou resíduos produzidos no Brasil nem comprovou aplicação direta em unidades industriais da região. A conexão, neste momento, está no modelo de aproveitamento de subprodutos, e não em uma solução já pronta para a Amazônia.
O próximo teste será sair do laboratório
A equipe pesquisa a produção de fibra biobaseada desde 2015 e já desenvolveu tecnologias patenteadas e com pedidos de patente. Entre os colaboradores estão Tannon Daugaard, do Bioeconomy Institute e da empresa Rise Energy, Ryan Smith, também ligado ao instituto, além de Harper International e Latis Materials.
O novo financiamento deverá apoiar a passagem da produção em lotes, típica do laboratório, para um processo contínuo mais próximo das condições comerciais. Essa mudança é decisiva porque uma tecnologia pode apresentar bons resultados em pequenas amostras e ainda enfrentar dificuldades de uniformidade, velocidade, controle de qualidade e custo quando ampliada.
Segundo a Iowa State University, a meta é aumentar o valor econômico de subprodutos da fabricação de papel e do processamento de biomassa, ao mesmo tempo em que se cria uma fonte doméstica de fibra de carbono de alto desempenho nos Estados Unidos. Os próximos anos serão dedicados a testar essa transição em escala comercialmente relevante.
Com informações de Iowa State University.
O rio que deixou de chegar ao mar: no Amapá, o Araguari mudou de rumo, a pororoca sumiu e 25 mil búfalos dentro de uma reserva estão no centro da explicação2
Pela primeira vez em mais de 40 anos, drone registra duas baleias-francas semi-albinas na mesma temporada no Brasil, e uma delas com filhote igual3
Em 1977, um príncipe saudita levou um bloco de geleira do Alasca até os EUA para provar que dava para rebocar icebergs e matar a sede do deserto4
Cem borboletas ganharam pequenos transmissores para investigar uma pergunta que a migração ainda esconde5
Startup fundada por criadores da Colossal e da Anduril levanta US$ 200 milhões para clonar e editar cães militares com primeiras ninhadas previstas para 2027Gostou desta reportagem?
Marque Revista Amazônia como fonte preferencial e veja mais conteúdo nosso no Google.
