Mais de 30 por cento da área terrestre do mundo é composta por florestas, e estima-se que existam mais de 3 trilhões de árvores na Terra. Em seu estado natural, as árvores e outras plantas lenhosas são vitais para todos os aspectos da vida na Terra. Isso inclui a absorção de dióxido de carbono, fornecendo habitats para inúmeras espécies de animais e outros organismos, evitando a erosão do solo e fornecendo filtragem de fontes vitais de ar e água.
No entanto, a biomassa das árvores pode ser usada de várias maneiras inesperadas, especialmente para apoiar a química verde e sustentável. Continue a ler para saber mais.
A demanda por materiais de bateria está crescendo a cada dia, e uma solução para isso é uma fonte renovável de carbono para produzir grafite – um componente vital de muitas baterias de íons de lítio.
O grafite é composto de grafeno em camadas - polímeros de carbono puro, dispostos em folhas hexagonais. Esse arranjo permite que os elétrons fluam facilmente de uma fonte para outra, tornando-os os eletrodos perfeitos dentro das baterias necessárias para veículos elétricos e outros dispositivos movidos a bateria. O grafite é muito resistente e estável e pode ser útil por longos períodos de tempo sem se degradar. A substância ocorre naturalmente, mas a demanda por volume e pureza do material fez com que diferentes rotas sintéticas se tornassem mais comuns. Esses métodos geralmente fornecem carbono a partir de combustíveis fósseis, como o metano, e exigem uma abundância de energia, minimizando assim os benefícios funcionais do uso de baterias.
A biomassa lenhosa é composta principalmente de lignina e celulose – os dois polímeros mais abundantes na Terra – que são compostos principalmente de carbono, com um pouco de hidrogênio e oxigênio. Esses polímeros orgânicos complexos podem ser decompostos ou reorganizados em muitas outras moléculas úteis, incluindo grafite e grafeno, em vez de combustíveis fósseis insustentáveis.
Com a combinação certa de tratamento e catalisadores, a lignina e a celulose podem ser usadas para sintetizar muitos produtos químicos comercialmente valiosos, que anteriormente eram derivados de combustíveis fósseis. Um novo estudo publicado no Journal of the American Chemical Society descobriu que catalisadores de ácidos sólidos, como zeólitos e sais inorgânicos, podem efetivamente sintetizar o ácido acrílico a partir do ácido lático, com uma taxa de conversão de até 92%.
O ácido láctico é um subproduto comum da decomposição da biomassa lignocelulósica de árvores e outras plantas lenhosas. O ácido acrílico e outros acrilatos são produtos químicos industriais importantes, comumente usados em adesivos, tintas e polidores, materiais superabsorventes e como matéria-prima para outros polímeros e plásticos importantes. Essa nova rota catalítica não é apenas mais sustentável do que o ácido acrílico derivado de combustível fóssil, mas também é potencialmente mais econômica - o que é uma das maiores desvantagens do desenvolvimento de novos processos sustentáveis.
O combustível é talvez o uso mais promissor da biomassa, como substituto renovável do petróleo. Em teoria, os biocombustíveis podem ser queimados para obter energia e permanecer neutros em carbono (ou mesmo negativos em carbono) devido à absorção de carbono como parte do crescimento das plantas.
Existem três categorias diferentes de biocombustíveis, dependendo da origem da matéria vegetal. Os biocombustíveis de primeira geração são provenientes de culturas alimentares existentes, como milho ou soja, e requerem relativamente pouco processamento para se transformarem em uma fonte de combustível viável, como etanol ou óleos. Uma desvantagem, no entanto, é a quantidade limitada de terra arável disponível na Terra. Para fornecer colheitas suficientes para fins de alimentação e combustível, o layout das terras agrícolas globais precisa ser otimizado, bem como o uso de recursos como água e fertilizantes.
A biomassa lenhosa é considerada um biocombustível de segunda geração, pois muitas vezes provém de resíduos de processos existentes, como fabricação de papel ou processamento de madeira. Como isso é feito principalmente de lignina e celulose, é necessária mais energia para decompô-los em hidrocarbonetos mais simples, que podem ser usados como combustível. Os biocombustíveis de segunda geração também podem ser produzidos a partir de resíduos agrícolas, como palha de trigo ou talos de milho, uma vez que tenham servido ao seu propósito como culturas alimentares.
A terceira geração de biocombustíveis vem de algas produtoras de petróleo, que requerem instalações dedicadas para produzir matérias-primas de combustível. Uma vez que o óleo é adquirido das algas, a fabricação de combustível é relativamente fácil. No entanto, alcançar o crescimento ideal de algas é desafiador e caro.
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