Usar celulose para criar bioplástico?
O plástico é dos materiais mais polivalentes que alguma vez criámos e tornou-se a primeira escolha para produção de todo o tipo de utensílios e produtos. Esta omnipresença do plástico não existe sem os seus problemas, os quais são cada vez mais impossíveis de ignorar.
Esta alternativa ao plástico é capaz de ser a escolha de eleição do futuro – a celulose é o bioplástico do futuro. Além da resistência, este material é biodegradável e já se demonstrou muito promissor, como veremos a seguir.
O que é a celulose?
A Celulose é um composto orgânico, biodegradável e com enorme potencial para a humanidade, mesmo que a sua presença passe muitas vezes despercebida.
O nosso contacto mais comum com a celulose é essencialmente com tecidos de algodão (celulose quase pura), seguido pelo papel.
Mas o que é exatamente a celulose?
É um polímero orgânico (sim, um plástico biodegradável produzido por plantas e (quase) pronto a utilizar em alguns casos) bastante abundante na natureza, de fórmula (C6H10O5)n e que constitui em média mais de 50% do peso da matéria vegetal seca. Por outras palavras, as fibras da madeira, do algodão e das folhas são feitas de celulose, um plástico (que ao contrário do que estamos habituados não derrete) mas ainda assim inflamável.
Que usos tem além do tecido de algodão e papel?
Atualmente, bastantes: desde combustível direto como queimar madeira, produção de carvão a sistemas de filtragem simples. Mas pode servir para muito mais!
Alguns exemplos. As fibras de celulose…
- podem servir como substituto ecológico de fibra de vidro,
- podem ser polimerizadas para substituir a grande maioria dos plásticos,
- podem sofrer decomposição térmica para criar filtros de carvão ativo para purificar água e ar,
- podem ser usadas na produção de biocombustíveis,
- e até serem processadas a muito altas temperaturas em grafeno para baterias e acumuladores elétricos não tóxicos de alta eficiência
Resumindo, as fibras de celulose podem ser transformadas em quase tudo o que precisamos no nosso dia a dia, sem deixarem de ser biodegradáveis e, por isso, melhores para o planeta do que quaisquer plásticos e derivados.
Então porque não é tão utilizada nos últimos casos referidos?
Como vimos, este material tem um enorme potencial para se tornar a matéria prima de eleição, destronando o plástico. Isto deve-se a vários fatores e a preocupação ambiental é um dos principais motores da procura de materiais alternativos.
No entanto, há dois motivos que têm impedido a indústria de produzir celulose para bioplástico:
1. Abertura do mercado industrial para substituição de matérias primas
Quando se trata de produção industrial, cada detalhe de otimização traduz-se em milhões de euros e a grande maioria do equipamento de produção de plásticos e derivados foi feito para funcionar apenas com derivados de petróleo – que vêm em barris ou pellets.
Se as fábricas não estão otimizadas ou sequer preparadas para polímeros de origem vegetal, as empresas não vão mudar de processo de fabrico até que lhes seja completamente rentável.
2. As atuais fontes de celulose não são economicamente viáveis para as empresas enquanto substituto do plástico
Atualmente há duas fontes principais de celulose:
- O algodão, cuja flor é 90% celulose e é pura o suficiente para uso quase direto em têxteis, mas cuja produção é de longe demasiado cara para competir industrialmente com plástico para produtos rígidos/maciços, dado a grande área de plantação, químicos necessários e rendimento relativamente baixo por área de cultivo;
- E a madeira (maioritariamente de eucalipto em Portugal), que possui cerca de 40 a 50% de celulose, e que requer tratamento químico extenso, dispendioso e poluente para ser processado, devido ao alto teor de resinas e outros constituintes.
Assim sendo há dois problemas principais a resolver:
- Transformar a celulose num material (polímero termomoldável) que possa ser processado por máquinas ainda desenhadas para derivados petrolíferos.
- Tornar a produção industrial de celulose mais rentável
Felizmente estão a surgir soluções para ambos os problemas!
Primeiro desafio: tornar a celulose fácil de processar pelas máquinas tradicionais
Quanto a transformar a celulose de bambu num plástico mais fácil de processar, para que o custo da mudança para as empresas seja o menor possível, existem vários processos de polimerização conhecidos – neste caso, transformar a celulose num tipo de plástico termomoldável e mais fácil de processar.
O processo mais ecológico e rentável de transformação de celulose tem como resultado a produção de acetato de celulose, um bioplástico termomoldável, solúvel em acetona, food-safe. O acetato de celulose pode ser transformado em pellets e ficar, assim, compatível com a grande maioria dos equipamentos industriais de processamento de plástico.
O acetato de celulose tem bastante potencial em várias áreas.
Um exemplo é a sua utilização em sistemas de produção do futuro como impressão 3D, já com resultados demonstrados.
Outro exemplo é a facilidade de fabrico de compósitos. Visto ser é solúvel em acetona, permite a aplicação como se se tratasse de uma tinta, tornando processo de fibragem bastante simples e capaz de produzir compósitos biodegradáveis de elevada qualidade.
A produção deste tipo de acetato ainda é pouco comum pois requer celulose de elevado grau de pureza
Segundo desafio: tornar a produção de celulose mais rentável
Para tornar a produção de celulose para bioplástico industrialmente rentável, a solução mais promissora é o cultivo de bambu.
O bambu tem um crescimento extremamente rápido, o que diminui a área necessária para produzir a mesma quantidade de celulose que o algodão, por exemplo. Além disso, tem um elevado teor de celulose (50% celulose e 25% hemicelulose) e não exige quaisquer pesticidas, mais um indicador de rentabilidade desta planta.
Mas, se tem tantos pontos positivos, porque não é já a fonte principal de celulose?
O bambu é uma planta invasiva, impossível de conter, o que leva a que a sua plantação no solo seja ilegal em vários países. Além disso, requer um elevado teor de humidade na terra, é difícil de colher com máquinas agrícolas por ser tão resistente, exigindo máquinas especializadas para o cortar.
O MARK 6 está a desenvolver uma solução para resolver estes obstáculos para que a produção de celulose de bambu para bioplástico passe a ser uma alternativa ao plástico a nível global, e apresentámos este projeto ao concurso GovTech’19 para que as empresas tenham uma forma rentável de produzir bambu. Algumas características do projeto FAST BAMBOO:
- Permite a plantação de bambu de forma controlada com baixo consumo de recursos e aceleração do crescimento da planta
- Sistema modular de baixa manutenção com tabuleiro de cultivo amovível para utilização e colheita rápida
- Estrutura dos módulos construída com base no conceito de flat packing
