Produzir plástico e outros materiais poliméricos que não sejam derivados do petróleo é a meta do projeto "Integrando as químicas de CO2 e etanol para preparar poliuretanos biobaseados", realizado no âmbito do Centro de Pesquisa para Inovação em Gases de Efeito Estufa (RCGI), um Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE) constituído com apoio da FAPESP e da Shell e sede na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (USP).
O estudo é realizado por pesquisadores do Instituto de Química de São Carlos (IQSC) da USP. "O Brasil é um grande produtor de etanol. Uma de nossas ideias é aproveitar o bagaço da cana-de-açúcar como combustível para aquecer caldeiras e criar moléculas orgânicas para a produção de um plástico sustentável", diz Antonio Carlos Bender Burtoloso, professor do IQSC-USP e coordenador do projeto, em entrevista para a Acadêmica Agência de Comunicação.
O foco dos pesquisadores são os poliuretanos, materiais poliméricos versáteis muito utilizados pela indústria e encontrados em espumas, colas, adesivos de alto desempenho e rodas de skate, por exemplo. "A constituição química dos poliuretanos é simples. Em geral, ela resulta da combinação de apenas dois monômeros, que é como chamamos as moléculas menores: no caso, um isocianato e um poliol. Esses monômeros são como peças de um quebra-cabeça. Nas reações de polimerização, eles se juntam e formam moléculas longas e ramificadas. Essas, por sua vez, dão forma ao plástico ou de outro material polimérico", explica o pesquisador.
De acordo com Burtoloso, o isocianato é um composto utilizado nas reações de polimerização. No caso, a preparação industrial desse composto costuma ser feita, em geral, a partir da combinação de aminas e gás fosgênio.
"Apesar de ser uma opção barata e com ótima performance nessa situação, o gás fosgênio é um produto extremamente tóxico que faz mal à saúde e ao meio ambiente", diz o especialista. No momento, a equipe do projeto investiga formas de substituir o gás fosgênio pelo dióxido de carbono (CO2) na estrutura química do isocianato. "Além de não ser tóxica, essa alternativa contribui para reduzir a concentração de gás carbônico na atmosfera, um dos grandes vilões do efeito estufa, ao transformar o CO2 em um produto que poderá ser utilizado pela indústria."
Outros grupos de pesquisa no Brasil e no mundo estudam maneiras de efetuar essa substituição. "Os resultados estão se mostrando promissores, mas cada equipe tem sua própria abordagem, que difere a partir dos reagentes utilizados e dos métodos reacionais empregados no decorrer da pesquisa", conta Burtoloso. Ao longo do projeto, o grupo já preparou, por exemplo, um tipo específico de amina. "Essa amina que sintetizamos é produzida a partir da biomassa da cana-de-açúcar em vez de ser originária do petróleo, como é o caso das aminas utilizadas geralmente pela indústria", prossegue Burtoloso.

Outro elemento
A atenção dos pesquisadores do RCGI também está voltada ao poliol, outro elemento-chave na estrutura química dos poliuretanos. "Praticamente todos os polióis usados industrialmente na preparação de poliuretanos são derivados do petróleo, mas pretendemos prepará-los a partir do bagaço da cana", prevê o especialista. "A celulose presente no bagaço é um polímero de açúcares que se quebram e dão origem a várias substâncias, sobretudo o ácido levulínico, após um tratamento em meio ácido. Por sua vez, o ácido levulínico pode ser transformado em uma outra molécula, a valerolactona. A partir dela vamos fazer uma série de polióis totalmente oriundos da biomassa. Inclusive nossa equipe já construiu alguns deles de forma bastante eficiente."
O projeto é desdobramento de outro estudo realizado entre 2018 e 2021, no IQSC, também sob comando de Burtoloso. "Na época, conseguimos produzir um plástico com poliol totalmente originário do bagaço da cana, mas o isocianato era derivado do petróleo. Agora, queremos produzir outros polióis, bem como o isocianato, tudo a partir de biomassa. Sem contar a ideia de substituir o gás fosgênio pelo CO2 . É um grande desafio."