O segundo biopolímero mais abundante na Terra, a lignina, capturou, compreensivelmente, o interesse de pesquisadores ao longo dos anos como um potencial componente renovável de polímeros. A mais recente inovação vem da Universidade de Washington em St. Louis, onde a pesquisa relacionada à lignina pode levar a fibras de carbono ainda mais fortes e leves, bem como a plásticos com uma pegada ambiental menor.
O segundo biopolímero mais abundante na Terra, a lignina, compreensivelmente, capturou o interesse de pesquisadores ao longo dos anos como um potencial componente renovável de polímeros. A inovação mais recente vem da Universidade de Washington em St. Louis, onde a pesquisa relacionada à lignina pode levar a fibras de carbono ainda mais fortes e leves, bem como a plásticos com uma pegada ambiental menor.
A lignina fornece rigidez e estrutura aos tecidos vegetais, mas até recentemente era amplamente considerada como resíduo industrial além de sua função botânica. Isso está mudando. Em 2016, a primeira instalação em escala comercial para extrair lignina foi construída em Alberta, Canadá, com o objetivo de substituir os petroquímicos de origem fóssil. Mais recentemente, um consórcio de pesquisa no Japão desenvolveu materiais compósitos termofixos que incorporam lignina em componentes automotivos.
A pesquisa da Universidade de Washington envolve a alteração química da lignina para que ela possa ser usada como precursora de uma forma aprimorada de fibra de carbono. Também poderia permitir o desenvolvimento de plásticos recicláveis com propriedades melhoradas. Ao alterar algumas das propriedades da lignina, Joshua Yuan, professor e presidente do Departamento de Energia, Engenharia Ambiental e Química, e sua equipe criaram Lignina de Ligação Esterificada de Alto Peso Molecular (HiMWELL). Eles o combinaram com poliacrilonitrila (PAN) para formular o precursor.
A pesquisa anterior de Yuan identificou os principais obstáculos que comprometeriam a integração da lignina neste tipo de material:
- a não uniformidade da estrutura química da lignina e seu peso molecular, dificultando sua combinação com outros polímeros;
- seu alto número de grupos OH, um par reativo de oxigênio e hidrogênio que atrai água, o que não é ideal para construir um material rígido como a fibra de carbono.
Para contornar esses obstáculos, Yuan e sua equipe redesenharam as estruturas de lignina.
Quando combinada com PAN, a fibra de carbono à base de HiMWELL teve uma resistência à tração recorde e mostrou melhores propriedades mecânicas do que a fibra de carbono padrão, relata Brandie Jefferson na página da redação da universidade. “Quando foi adicionado a misturas de polímeros recicláveis, o HiMWELL melhorou as propriedades mecânicas e também melhorou a proteção UV”, disse Jefferson.
Esta pesquisa estabelece as bases para o uso de lignina em fibra de carbono, de acordo com Yuan, enquanto desvia um material do fluxo de resíduos. A pesquisa foi publicada na Cell Press Matter.
O Escritório de Eficiência Energética e Energia Renovável e Tecnologias de Bioenergia do Departamento de Energia dos EUA apoiou este trabalho.