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A estrutura secreta das plantas: por que as fibras de madeira são tão importantes para a produção de biocombustíveis?
A lignocelulose é uma matéria-prima amplamente disponível na Terra e de extrema importância para a produção de biocombustíveis. A fibra de madeira é composta por três componentes principais: celulose, hemicelulose e lignina. Cada um desses componentes possui propriedades químicas únicas, tornando o processamento e a aplicação da fibra de madeira repletos de desafios.
A fibra de madeira é um composto de três componentes químicos, o que a torna surpreendentemente resistente à degradação, um fenômeno conhecido como "refratária".
A lignina é um polímero altamente heterogêneo e altamente reticulado, composto principalmente de 3 a 4 monômeros, cuja proporção varia de espécie para espécie. Como a estrutura química da lignina é rica em propriedades aromáticas, ela é relativamente resistente à água e rígida.
O valor da lignina é geralmente valorizado, mas geralmente é considerado um combustível e sua utilização não foi totalmente realizada.
A hemicelulose é composta por polissacarídeos ramificados, geralmente ligados à lignina através de ligações éster de ácido urônico, o que dificulta a extração de açúcares fenólicos das fibras da madeira. Como segunda fonte de polissacarídeos nas plantas, a celulose apresenta baixa solubilidade em água, mas pode ser extraída por degradação química ou biológica.
Culturas e aplicações energéticas especiais
Muitas culturas são de interesse por fornecerem altos rendimentos de biomassa, incluindo árvores e certas gramíneas, como Spartina (Miscanthus giganteus) e cana-de-açúcar, que podem ser colhidas várias vezes por ano. A cana-de-açúcar não é apenas uma rica fonte de açúcar, mas também produz bagaço com fibra lenhosa como subproduto.
O potencial dos biocombustíveis
O uso de fibras de madeira como energia tem uma longa história. Desde meados do século XX, o interesse das pessoas no refino de combustíveis líquidos a partir de fibras de madeira tem aumentado gradualmente. Em particular, o etanol produzido pela fermentação da lignocelulose é visto como um complemento aos combustíveis fósseis. No entanto, a fonte da fibra de madeira tem um impacto direto nas suas propriedades neutras em carbono.
A fibra de madeira derivada de resíduos vegetais produzidos todos os anos pode ser considerada neutra em carbono, enquanto a fibra de madeira derivada de árvores é difícil de alcançar a neutralidade de carbono no curto prazo.
O etanol não é a única opção. Outros combustíveis derivados de fibras de madeira, incluindo o butanol e o dimetilfurano, têm potencial. No entanto, durante a produção de etanol, os açúcares das fibras de madeira ficam frequentemente presos dentro da estrutura.
Perspectivas de Pesquisa
Pesquisas atuais mostram que uma variedade de substâncias químicas podem ser extraídas das fibras de madeira, a maioria delas relacionadas à hidrólise da celulose. Além disso, as fibras de madeira também são consideradas para a produção de biocompósitos, como painéis de partículas e compósitos madeira-plástico. Em áreas onde os recursos florestais são escassos, a utilização de resíduos agrícolas e de serrarias como matéria-prima para novos materiais compósitos verdes se tornará uma tendência no futuro.
Os biocompósitos têm atraído muita atenção como alternativas renováveis e de baixo custo, em linha com a política de “reciclagem de recursos”.
Embora a fibra de madeira ainda enfrente desafios em biocombustíveis e outras aplicações, o seu enorme potencial torna-a uma parte importante do futuro desenvolvimento sustentável. Enfrentando a crescente procura energética global e os desafios ambientais, precisamos de pensar em: Como utilizar melhor estes recursos vegetais para promover o futuro desenvolvimento de energias renováveis?
