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Ao adicionar um polímero natural que torna a madeira mais porosa, os cientistas criaram árvores mais fáceis de desmontar em blocos de construção mais simples.
Os combustíveis fósseis são a principal fonte de energia, produtos químicos e muitos materiais, mas são responsáveis por uma parte substancial das emissões de gases com efeito de estufa. Para alcançar a neutralidade carbónica, muito do que hoje é feito a partir de combustíveis fósseis terá de ser feito a partir de biomassa amanhã. Com a crescente procura de materiais sustentáveis e energias renováveis, têm sido investigadas matérias-primas à base de plantas, mas a conversão de biomassa vegetal lenhosa em combustível e outros produtos úteis é química e energeticamente muito exigente.
Até hoje, a investigação para compreender como alterar a biomassa lenhosa para melhorar a sua eficiência de conversão em componentes mais simples tem como alvo principalmente os polímeros complexos já presentes na madeira.
Matthieu Bourdon e colegas adotaram uma abordagem diferente. Eles pegaram o caloso, um polímero que ocorre naturalmente em algumas paredes celulares das plantas, e o transformaram com sucesso nas paredes celulares secundárias especializadas das plantas – a madeira. Publicado em Plantas da Naturezaa investigação que envolve colaborações internacionais entre vários institutos mostra que a madeira enriquecida com calosidades é muito mais facilmente convertida em açúcares simples e bioetanol do que a madeira não modificada.
Bourdon, ex-pesquisador do Laboratório Sainsbury da Universidade de Cambridge (SLCU), que agora está no Instituto Friedrich Miescher de Pesquisa Biomédica, primeiro transformou a diminuta planta modelo, o agrião Thale (Arabidopsis thaliana) para biossintetizar calosidades em suas paredes secundárias. “Mostramos que as plantas poderiam acomodar um novo polímero em suas paredes celulares secundárias sem qualquer impacto negativo no crescimento”. ele disse.
Engenharia de árvores para ser uma matéria-prima mais eficiente e sustentável para conversão de biomassa
Mudando para uma árvore de crescimento rápido, o álamo híbrido Aspen de folha caduca (Populus tremula x tremuloides), a equipe descobriu que a madeira enriquecida com calosidades apresentava novas propriedades interessantes, como maior higroscopicidade e porosidade, o que torna os polímeros mais acessíveis para extração e conversão em blocos de construção mais simples, como açúcares ou bioetanol.
“Compreender os efeitos ultraestruturais da adição de calos na madeira projetada foi muito desafiador. Os experimentos de ponta realizados pelas equipes de Paul e Ray Dupree em Cambridge e na Universidade de Warwick são a pedra angular desta história. Na verdade, eles revelaram surpreendentemente que calos não. interagir com outros polímeros, mas sugeriu que o callose poderia atuar como um espaçador da parede celular atraindo água. Esta abordagem nos inspirou a buscar respostas além de nossa própria experiência e a estabelecer novas colaborações para produzir esta pesquisa multidisciplinar, que vai desde engenharia genética, bioquímica e biologia estrutural para a ciência dos materiais.” Dr. Bourdon disse.
“Prevemos que a nossa madeira projetada beneficiará a produção de biomateriais e biocombustíveis que dependem da desconstrução da biomassa e da acessibilidade aos polímeros, como materiais de embalagem ou mesmo biomateriais avançados, como nanofibrilas de celulose e madeira deslignificada. O próximo passo é realizar testes de campo para confirmar nossas descobertas e para avaliar o desempenho das árvores enriquecidas com calosidades em condições florestais reais. Também esperamos que nossa descoberta de introdução de um novo polímero na madeira inspire outros pesquisadores a introduzir outros tipos de polímeros para aplicações personalizadas.”
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