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Um novo método para extrair lignina pode ajudar a transformar palha de trigo em ouro. A lignina produzida pelo novo método era neutra em cor, 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.
Relatórios no Anais da Academia Nacional de Ciênciasos 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 uso industrial.
“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 de Gene and Linda Voiland da WSU, que liderou o trabalho. “Conseguimos demonstrar à indústria que é possível produzir lignina de cor neutra e inodora, e podemos produzir uma boa parte do material para começar a avaliar suas aplicações.”
A lignina é a segunda fonte de carbono renovável mais abundante, perfazendo cerca de 30% do carbono não fóssil baseado em combustível na Terra. Está em todas as plantas vasculares, onde forma paredes celulares e confere rigidez às plantas. A lignina permite que as árvores fiquem 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 das plantas.
O material geralmente é separado durante a fabricação do papel e o biorrefino, mas esses processos frequentemente contaminam e alteram significativamente as propriedades químicas e físicas da lignina, diminuindo seu valor. Portanto, 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 em ração animal. Produzir 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 esforço”, disse Zhang, que tem um compromisso conjunto com o Pacific Northwest National Laboratory. “Dizem que ‘você pode fazer qualquer coisa com a lignina, menos dinheiro’. Há tanta heterogeneidade nas moléculas que ninguém pode fazer coisas 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 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 com o solvente, e as interações eletrônicas permitiram aos pesquisadores extraí-la com o mínimo de reações químicas, o que protegeu sua estrutura molecular natural, tantas vezes facilmente danificada em separações químicas.
O Escritório de Comercialização da WSU registrou uma patente provisória e ajudará os pesquisadores na expansão e eventual comercialização dessa 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 necessária de produtos químicos de purificação.
O trabalho foi feito em colaboração com Edoardo Apra, cientista computacional do PNNL, e o professor Art Ragauskas da University of Tennessee, Knoxville. Foi financiado pela National Science Foundation e pelo Instituto Nacional de Alimentos e Agricultura do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos, bem como pelo fundo Commercialization Gap da WSU.
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