Nova perspectiva destaca promessa de abordagem habrida para produção de biocombustavel celula³sico
Conforme apresentado em Energy & Environmental Science , essa abordagem habrida usa micróbios para converter biomassa celula³sica , como madeira e grama, em um produto intermediário de pequenas molanãculas, como o etanol.

Cientistas do Centro de Inovação em Bioenergia do ORNL destacaram uma abordagem habrida que usa micróbios e cata¡lise para converter biomassa celula³sica em combustaveis adequados para aviação e outros setores de difacil eletrificação. Crédito: ORNL, Departamento de Energia dos EUA
O ritmo acelerado dasmudanças climáticas globais acrescentou urgência ao desenvolvimento de tecnologias que reduzam a pegada de carbono das tecnologias de transporte, especialmente em setores difaceis de eletrificar. Em resposta, pesquisadores que colaboram por meio do Centro de Inovação em Bioenergia argumentam que os avanços cientaficos apoiam uma abordagem habrida usando manãtodos biola³gicos e catalaticos para a produção de biocombustavel celula³sico para uso em aviaµes, navios e caminhaµes de longo curso.
Conforme apresentado em Energy & Environmental Science , essa abordagem habrida usa micróbios para converter biomassa celula³sica , como madeira e grama, em um produto intermediário de pequenas molanãculas, como o etanol. O etanol seria então cataliticamente atualizado em combustaveis de hidrocarbonetos adequados para veaculos mais pesados.
O estudo afirma que usar a combinação de manãtodos biola³gicos e catalaticos “éuma abordagem promissora para preencher a lacuna atual entre as moléculas de combustavel que a biologia produz mais prontamente e as moléculas de combustavel que o mundo mais valorizaria produzir a partir de biomassaâ€.
"Estamos olhando para isso como tirar o melhor dos dois mundos: usar a biologia para o que realmente faz bem, que éfazer essas pequenas molanãculas, e depois usar a cata¡lise para fazer o que faz bem, que éfazer misturas de combustavel de hidrocarbonetos rapidamente", disse Brian Davison, coautor e diretor cientafico do CBI, com sede no Laborata³rio Nacional Oak Ridge do Departamento de Energia.
Lee Lynd, professor de engenharia e professor adjunto de biologia do Dartmouth College, que coliderou o estudo com Gregg Beckham no National Renewable Energy Laboratory, disse que o campo se concentrou anteriormente em um processo de duas etapas de pré-tratamento de biomassa com calor e/ou químicos antes do processamento biola³gico. Este artigo éum dos poucos que buscaram refinar uma abordagem diferente: criar biologicamente pequenas molanãculas, depois romper mecanicamente as paredes celulares durante a fermentação e introduzir um catalisador para criar combustaveis de hidrocarbonetos. Essa abordagem émais acessavel do que produzir grandes moléculas de combustavel diretamente usando microorganismos, disse Lynd.
Ao contra¡rio das abordagens de pré-tratamento quamico que degradam a lignina, o polamero resistente que da¡ a s plantas sua estrutura e rigidez, esse manãtodo preserva algo mais pra³ximo da estrutura original da lignina. Como resultado, os resíduos de lignina podem ser mais facilmente convertidos em outros produtos, em vez de serem impra³prios para qualquer outra coisa que não seja a queima, disse Davison.
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"a€s vezes éimportante voltar ao ba¡sico como este artigo faz", disse Jim Bielenberg, pesquisador associado saªnior da ExxonMobil Research and Engineering que acompanha de perto a pesquisa de produtos de biocombustaveis. "Fizemos uma corrida aos biocombustaveis celula³sicos, e o custo e o desempenho dessas tecnologias não parecem chegar onde tem muita tração. Talvez seja hora de repensar fundamentalmente os passos."
O caminho para os biocombustaveis celula³sicos
A conversão de açúcares das paredes celulares das plantas em combustaveis laquidos éamplamente reconhecida como a pedra angular da bioeconomia e a chave para alcana§ar um sistema de transporte neutro em carbono ou carbono negativo. As matérias-primas celula³sicas perenes custam menos que o petra³leo e são amplamente disponíveis e renova¡veis.
O biocombustavel celula³sico tem outra vantagem sobre matérias-primas amila¡ceas como o milho. Como o milho precisa de fertilizantes nitrogenados e a¡gua, a vantagem de carbono fornecida pelo etanol a base de amido équestiona¡vel, disse Bielenberg. O etanol feito de a¡rvores e gramaneas ofereceria um benefacio de carbono muito maior. "Uma das grandes alavancas que vocêtem éusar a matéria-prima certa", acrescentou.
Devido aos desafios nas abordagens atuais de produção de biocombustaveis celula³sicos, o investimento em biocombustaveis celula³sicos estãoagora muito ultrapassado pelo investimento em energia solar e ea³lica. "A implantação de biocombustaveis celula³sicos na última década ficou muito aquanãm das expectativas, então faz sentido considerar novas abordagens", disse Lynd.
Este artigo destaca o potencial do etanol como um intermediário chave que pode ser processado para criar os combustaveis de hidrocarbonetos desejados, disse Davison. Com esse objetivo, "estamos produzindo biologicamente as melhores moléculas que sabemos que podem ser convertidas por cata¡lise".
Uma variedade de manãtodos foi testada para converter cataliticamente esses produtos intermediários em reatores que são relativamente pequenos e acessaveis. Embora atender a s necessidades de aviação e motores a diesel exigira¡ mais avanços, esses avanços não estãolonge.
"Se formos capazes de obter etanol celula³sico hoje, temos processos de refinaria padrãopara nos levar pelo resto do caminho para o que queremos", disse Bielenberg.
"Estamos muito mais perto de poder produzir etanol a partir de biomassa celula³sica do que qualquer outro combustavel laquido ou intermediário de combustavel", acrescentou Lynd.
Grandes moléculas de combustavel para um clima esta¡vel
Para veaculos leves, o foco estãomudando para a eletrificação como a abordagem preferida para reduzir as emissaµes que afetam o clima. No entanto, Lynd disse, "cerca de metade das necessidades futuras de energia de transporte são difaceis de eletrificar - como aviação, caminhaµes de longa distância e transporte maratimo. Precisamos de emissaµes negativas para estabilizar asmudanças climáticas. A fotossantese éa melhor opção para capturar dia³xido de carbono do ar para que possamos coloca¡-lo no cha£o. Os biocombustaveis tem um potencial nota¡vel e provavelmente subestimado neste contexto."
A indústria da aviação vem desenvolvendo uma estratanãgia de descarbonização hámais de 15 anos, disse Steve Csonka. Ele édiretor executivo da Commercial Aviation Alternative Fuels Initiative, uma coaliza£o de companhias aanãreas, fabricantes de aeronaves e motores, produtores de energia e outros que buscam combustaveis alternativos para aviação.
Csonka disse que a indústria da aviação se concentrou em combustaveis de baixo carbono que poderiam substituir o combustavel de aviação a base de petra³leo. Para serem via¡veis, esses combustaveis devem ser acessaveis sem exigir infraestrutura especial ou modificações em aeroportos e aviaµes. Alternativas em desenvolvimento, como aeronaves movidas a hidrogaªnio e habridos de hidrogaªnio elanãtrico, não atendem a esses requisitos e provavelmente não sera£o aºteis para aviaµes grandes em breve, disse Csonka.
A Associação Internacional de Transporte Aanãreo se comprometeu com o zero carbono laquido até2050, e várias companhias aanãreas assumiram compromissos ainda mais rigorosos. "Realisticamente, a única maneira de chegarmos la¡ écom a introdução de combustaveis de aviação sustenta¡veis ​​de várias fontes", disse Csonka.
Embora ele não endosse nenhum tipo de matéria-prima ou processo, Csonka disse que a combinação biológica/catalatica selecionada no estudo faz sentido econa´mico: ambas as etapas exigem menos investimento de capital do que outros manãtodos.
Bielenberg disse que o estudo forneceu uma visão geral incomum para pesquisadores e indaºstria. "A lente que eles usam érealmente valiosa, porque em vez de se concentrar em uma abordagem especafica, eles estãotentando entender qualquer abordagem técnica atravanãs da lente da eficiência de carbono - para que vocêtenha certeza de que seus esforços estãoindo na direção certa, " ele disse. "Acho que este artigo faz um bom trabalho ao enquadrar os problemas de forma que vocêtenha certeza de que estãotrabalhando em algo que vale a pena resolver."