Transformar resíduos de jardins e culturas em plásticos
Novos processos de fabrico de bioplásticos
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Transformar resíduos verdes, feno e algas em plásticos totalmente biodegradáveis para utilização em produtos médicos, componentes de automóveis, isolamento e embalagens é o objetivo de um novo grupo de investigação júnior da Universidade de Oldenburg. Dirigida pela química Dra. Melanie Walther, a equipa combinará abordagens ecológicas e orientadas para a aplicação para desenvolver uma tecnologia rentável e eficiente em termos energéticos para o fabrico de plásticos inovadores baseados em succinato de polibutileno (PBS), que são feitos inteiramente a partir de resíduos orgânicos. O Ministério Federal da Investigação, Tecnologia e Espaço (BMFTR) financia o projeto EcoPBS com cerca de 2,7 milhões de euros.
"O trabalho do novo Grupo de Investigação Júnior tem como objetivo oferecer plásticos feitos de matérias-primas renováveis como uma alternativa industrialmente viável aos plásticos convencionais", disse o Prof. Dr. Ralph Bruder, Presidente da Universidade de Oldenburg: Dr. Ralph Bruder, Presidente da Universidade de Oldenburg: "A aprovação do financiamento do BMFTR também reconhece a excelente infraestrutura de investigação da nossa universidade neste domínio e destaca o potencial do EcoPBS na criação de uma economia circular amiga do ambiente e do clima".
Tornar os bioplásticos totalmente recicláveis e competitivos
O PBS assemelha-se aos plásticos convencionais polipropileno e polietileno em termos de robustez e processabilidade, com a grande vantagem de ser facilmente biodegradável. No entanto, os cientistas ainda não conseguiram produzir um material inteiramente de base biológica que seja totalmente reciclável, e os processos de fabrico ainda não são adequados para utilização na indústria química. "Para obter um rendimento elevado, são necessários microrganismos fáceis de cultivar e suficientemente estáveis para serem eficientes em processos de baixo custo e baixo consumo de energia", explica Walther.
Em três subprojectos, o Grupo de Investigação Júnior irá, portanto, investigar a forma de transformar um substrato biológico constituído por estacas de jardim e resíduos de culturas em Bio-PBS. O primeiro passo da equipa será otimizar o processo de fermentação: num processo biotecnológico recentemente desenvolvido, avaliarão a eficácia com que o material orgânico pode ser convertido em bioplásticos utilizando diferentes tipos de microrganismos. Um fator-chave aqui é que serão testados dois processos de fermentação diferentes - fermentação de acetona-butanol-etanol (ABE) e fermentação de ácido succínico.
Novos processos de fabrico de bioplásticos
O segundo subprojecto centrar-se-á no "downstreaming" - o processo de remoção de substâncias estranhas do material convertido. O objetivo é converter o composto orgânico n-butanol em 1,4 butanodiol, um álcool bivalente e uma importante matéria-prima para os plásticos. Com a ajuda de simulações e aprendizagem automática, procurar-se-ão formas de melhorar os balanços materiais e energéticos deste processo.
É também necessária uma nova substância química para remover os contaminantes e, assim, produzir o primeiro BPS totalmente biodegradável. A equipa já desenvolveu um projeto básico para esta substância e apresentou um pedido de patente. No terceiro subprojecto, a equipa planeia aperfeiçoar ainda mais a tecnologia. Outro objetivo é utilizar os resíduos da produção de bio-PBS para gerar eletricidade e calor renováveis que possam ser utilizados para o funcionamento das instalações do laboratório. Na fase final, os investigadores pretendem fabricar os primeiros produtos para utilização industrial - por exemplo, embalagens e materiais médicos - utilizando modelos digitais 3D e PBS de base totalmente biológica.
Colaboração com parceiros externos e outras universidades
Melanie Walther juntou-se à Universidade de Oldenburg para criar o Grupo de Investigação Júnior. Um investigador de pós-doutoramento e três estudantes de doutoramento conduzirão a investigação sob a sua supervisão. Walther estudou Química Empresarial na Universidade de Kiel (CAU), onde obteve o seu bacharelato em 2016 e o seu mestrado em 2018. Concluiu o doutoramento no domínio dos materiais funcionais orgânicos na Universidade de Bremen em 2023 e continuou a realizar investigação em química orgânica como investigadora de pós-doutoramento.
Existem atualmente nove grupos de investigação júnior financiados por terceiros na Universidade de Oldenburg. O objetivo é apoiar investigadores em início de carreira altamente qualificados e excepcionais, como Walther, no seu percurso para uma cátedra ou outros cargos académicos de alto nível. As outras universidades parceiras do projeto EcoPBS são a Universidade de Ciências Aplicadas de Hanze (Groningen, Países Baixos), a Universidade de Twente (Enschede, Países Baixos) e a Christian-Albrechts-Universität zu Kiel. A empresa de jardinagem e paisagismo Oeltjen (Westerstede), o instituto de investigação Fair-Fusion (Emmen, Países Baixos) e o fornecedor de plásticos Biovox (Darmstadt) são também parceiros no projeto.
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