Um possível substituto do plástico poderá conduzir a materiais mais fortes e ecológicos para uso quotidiano
Tem o potencial de se tornar a sua próxima garrafa de água descartável e muito mais
Num mundo repleto de lixo plástico, que causa incalculáveis problemas ambientais, Maksud Rahman, professor assistente de engenharia mecânica e aeroespacial da Universidade de Houston, desenvolveu uma forma de transformar a celulose bacteriana - um material biodegradável - num material multifuncional com potencial para substituir o plástico.
Maksud Rahman, professor assistente de engenharia mecânica e aeroespacial da Universidade de Houston, desenvolveu uma forma de transformar a celulose bacteriana - um material biodegradável - num material multifuncional com potencial para substituir o plástico.
University of Houston
Sim, tem potencial para se tornar a sua próxima garrafa de água descartável e muito mais, como material de embalagem ou mesmo pensos para feridas - tudo feito a partir de um dos biopolímeros abundantes e biodegradáveis da Terra: a celulose bacteriana.
"Prevemos que estas folhas de celulose bacteriana fortes, multifuncionais e amigas do ambiente se tornem omnipresentes, substituindo os plásticos em várias indústrias e ajudando a mitigar os danos ambientais", disse Rahman, que apresenta o seu trabalho na Nature Communications.
"Relatamos uma estratégia simples, de uma única etapa e escalável de baixo para cima para biossintetizar folhas robustas de celulose bacteriana com nanofibrilas alinhadas e nanofolhas híbridas multifuncionais baseadas em celulose bacteriana usando forças de cisalhamento do fluxo de fluido em um dispositivo de cultura rotacional. As folhas de celulose bacteriana resultantes apresentam uma elevada flexibilidade de resistência à tração, capacidade de dobragem, transparência ótica e estabilidade mecânica a longo prazo", afirmou Rahman. M.A.S.R. Saadi, estudante de doutoramento na Rice University, foi o primeiro autor do estudo e Shyam Bhakta, pós-doutorado em Biociências na Rice, apoiou a implementação biológica.
A crescente preocupação com os efeitos nocivos dos materiais não degradáveis à base de petróleo no ambiente intensificou a procura de alternativas sustentáveis, como os materiais naturais ou biomateriais. A celulose bacteriana surgiu como um potencial biomaterial que é naturalmente abundante, biodegradável e biocompatível.
Para reforçar a celulose e criar mais funcionalidade, a equipa incorporou nanofolhas de nitreto de boro no líquido que alimenta as bactérias e fabricou nanofolhas híbridas de celulose bacteriana e nitreto de boro com propriedades mecânicas ainda melhores (resistência à tração até ~ 553 MPa) e propriedades térmicas (taxa de dissipação de calor três vezes mais rápida em comparação com as amostras).
"Esta abordagem de biofabricação escalável e de passo único, que produz folhas de celulose bacteriana alinhadas, fortes e multifuncionais, abriria caminho para aplicações em materiais estruturais, gestão térmica, embalagens, têxteis, eletrónica verde e armazenamento de energia", afirmou Rahman. "Estamos essencialmente a orientar as bactérias para que se comportem com um objetivo. Em vez de se moverem aleatoriamente, orientamos o seu movimento, para que produzam celulose de forma organizada. Este comportamento controlado, combinado com o nosso método de biossíntese flexível com vários nanomateriais, permite-nos alcançar simultaneamente o alinhamento estrutural e as propriedades multifuncionais do material".
E quando diz mover, Rahman quer dizer girar, introduzindo um dispositivo de cultura rotativa concebido à medida, em que as bactérias produtoras de celulose são cultivadas numa incubadora cilíndrica permeável ao oxigénio, continuamente girada utilizando um eixo central para produzir um fluxo de fluido direcional. Este fluxo resulta numa deslocação direcional consistente das bactérias.
"Isso melhora significativamente o alinhamento das nanofibrilas nas folhas de celulose bacteriana a granel", disse Rahman. "Este trabalho é um epítome da ciência interdisciplinar na intersecção da ciência dos materiais, da biologia e da nanoengenharia".
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