sexta-feira, 10 de fevereiro de 2017

Pesquisadores descobrem um processo revolucionário para produzir pneus de automóveis renováveis de árvores e gramíneas



 
Uma equipe de pesquisadores, liderada pela Universidade de Minnesota, inventou uma nova tecnologia para produzir pneus de automóveis de árvores e gramíneas em um processo que poderia mudar a indústria de produção de pneus em direção a usar recursos renováveis ​​encontrados em nossos quintais.
Pneus de carro convencionais são vistos como ambientalmente hostis porque eles são predominantemente feitos a partir de combustíveis fósseis. Os pneus de carro produzidos a partir de biomassa que inclui árvores e gramíneas seriam idênticos aos pneus de carro existentes com a mesma composição química, cor, forma e desempenho.
 
A tecnologia foi patenteada pela Universidade de Minnesota e está disponível para licenciamento através do escritório de comercialização da Universidade .O novo estudo foi publicado na  American Chemical Society, uma revista líder nas ciências químicas e de catálise. Autores do estudo, incluem pesquisadores da Universidade de Minnesota, da Universidade de Massachusetts, Amherst e do Centro de Polímeros Sustentáveis, um centro financiado pela Fundação Nacional da Ciência da Universidade de Minnesota.
"Nossa equipe criou um novo processo químico para fazer isopreno, a molécula-chave em pneus de carro, a partir de produtos naturais como árvores, gramíneas ou milho", disse Paul Dauenhauer, professor associado de engenharia química e ciência dos materiais e pesquisador principal do estudo da Universidade de Minnesota."Esta pesquisa poderia ter um grande impacto sobre a indústria multimilionária de pneus automotivos."
"A colaboração foi realmente a chave para esta pesquisa que transformou biomassa em isopreno", disse Carol Bessel, vice-diretor da divisão de química da National Science Foundation (NSF), que financia o Centro de Polímeros Sustentáveis. "Esta colaboração e sinergia entre os pesquisadores com diferentes abordagens e habilidades é realmente o que estamos tentando promover dentro do NSF para inovação química”.
Atualmente, o isopreno é produzido pela separação térmica de moléculas em petróleo que são semelhantes à gasolina em um processo chamado "cracking". O isopreno é então separado de centenas de produtos e purificado. No passo final, o isopreno é reagido consigo mesmo em cadeias longas para formar um polímero sólido que é o componente principal do pneus de automóvel.
O isopreno derivado da biomassa tem sido uma grande iniciativa das empresas de pneus na última década, com a maior parte do esforço focado na tecnologia de fermentação (semelhante à produção de etanol). No entanto, isopreno renovável provou ser uma molécula difícil de gerar a partir de micróbios, e os esforços para torná-lo por um processo totalmente biológico não foram bem sucedidos.
Financiados pela NSF, pesquisadores do Centro de Polímeros Sustentáveis ​​se concentraram em um novo processo que começa com açúcares derivados da biomassa, incluindo gramíneas,restos de árvores e milho. Eles descobriram que um processo de três etapas é otimizado quando é "hibridizado", o que significa que combina fermentação biológica usando micróbios com refinação catalítica convencional que é semelhante à tecnologia de refinação de petróleo.
O primeiro passo do novo processo é a fermentação microbiana de açúcares, como a glicose, derivada da biomassa a um intermediário, chamado ácido itacônico. No segundo passo, o ácido itacónico reage com o hidrogénio transformando-se em um produto químico chamado metil-THF (tetrahidrofurano). Esta etapa foi otimizada quando a equipe de pesquisa identificou uma combinação metal-metal única que serviu como um catalisador altamente eficiente.
A descoberta tecnológica do processo veio no terceiro passo para desidratar metil-THF em isopreno. Usando um catalisador recentemente descoberto na Universidade de Minnesota chamado P-SPP (Phosphorous Self-Pillared Pentasil), a equipe foi capaz de demonstrar uma eficiência catalítica tão elevada como 90 por cento com a maior parte do produto catalítico sendo isopreno. Combinando todas as três etapas em um processo, o isopreno pode ser obtido de forma renovável a partir da biomassa.
"O desempenho dos novos catalisadores zeolíticos contendo P, como S-PPP, foi surpreendente", diz Dauenhauer. "Esta nova classe de catalisadores ácidos sólidos exibe uma eficiência catalítica dramaticamente melhorada e é a razão pela qual o isopreno renovável é possível".
"O isopreno economicamente biodegradável tem o potencial de expandir a produção doméstica de pneus de carro usando recursos renováveis ​​e prontamente disponíveis em vez de combustíveis fósseis", disse Frank Bates, um renomado especialista em polímeros e professor de Engenharia Química e Materiais da Universidade de Minnesota. "Essa descoberta também pode afetar muitos outros produtos de borracha tecnologicamente avançados".
A descoberta da tecnologia de pneus renováveis ​​faz parte de uma missão maior do Centro de Polímeros Sustentáveis, um Centro de Inovação Química financiado pela NSF, liderado pela Universidade de Minnesota. Iniciado em 2009, o CSP tem se concentrado em pesquisar novos bioplásticos através de pesquisas inovadoras. Os pesquisadores procuram projetar, preparar e implementar polímeros derivados de recursos renováveis ​​para uma ampla gama de aplicações.

Fonte: https://cse.umn.edu

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