Imagine um material completamente natural, abundante e facilmente renovável que poderia ser usado para fazer peças leves para carros e aviões, fortalecer materiais de construção, formar tecidos biocompatíveis, enxertos de vasos sanguíneos e implantes médicos, fazer produtos eletrônicos de alta tecnologia, tecidos super fortes e material de embalagem que mantém os alimentos frescos por mais tempo. As propriedades e qualidades necessárias para cumprir todas estas aplicações são encontrados nos blocos de construção nanométricos da celulose, a molécula estrutural mais onipresente da natureza.
As nanofibras de celulose e nanocristais são extraídos de fontes naturais tão diversos como polpa de madeira (composta por 50% de celulose), folhas de abacaxi, peles de uva e até mesmo algumas bactérias. A nanocelulose é uma matéria prima inesgotável por ser renovável, é segura e sustentável por ser biodegradável e tem o potencial para revolucionar as ciências dos materiais e biomateriais. Por exemplo: ao adicionar uma pequena fração de nanocelulose em fibras de algodão de uma camisa, ela aumenta a sua força dramaticamente. Então ela pode ser usada para fazer coisas incríveis, como supertecidos para aplicações industriais e médicas.
A nanocelulose é o material do futuro
Por milênios, os seres humanos têm explorado a abundância dos materiais à base de celulose, incluindo madeira, algodão, sisal, cânhamo e outras culturas, para as nossas indústrias de construção, têxteis, papel e alimentos. Os novos produtos da indústria florestal incluem microfibrilas, nanocelulose, madeira compensada maleável, papelão termo-formável e bio-compostos. As microfibrilas são obtidas a partir de celulose ou polpa de madeira. As fibrilas possibilitam um material à base de madeira leve e durável que, assim como o plástico, pode ser moldado.
Ele pode ser utilizado para várias finalidades em papel, painéis, móveis, automóveis, eletrônicos, alimentos, produtos farmacêuticos, cosméticos e produtos de construção. As fibrilhas podem substituir materiais como o plástico, determinados produtos químicos e alumínio. Por exemplo, uma película de embalagem feita de celulose nanofibrilada pode ser utilizada em embalagens de alimentos, em vez de plástico, para manter os produtos frescos.
Desenvolvimento de processos de produção em escala industrial
As pesquisas em nanocelulose mostraram que esta macromolécula disponível globalmente poderia fornecer alternativas baratas e biodegradáveis para materiais petroquímicos, compósitos e metais. Esta promessa tem estimulado os governos, indústrias e universidades a intensificar as pesquisas sobra a nanocelulose para começar a sua produção industrial em larga escala.
Grandes empresas fabricantes de papel da Suécia, Finlândia e Japão por exemplo, estão construindo novas fábricas para produzir nanofibras de celulose em grande escala para materiais e produtos sustentáveis de alto desempenho a partir de seus próprios recursos florestais. Os fabricantes de papel nesses países viram suas vendas diminuírem devido a queda nas vendas de jornais, revistas e demais publicações impressas por causa da internet e do papel eletrônico.
Procurando novos mercados para a celulose que produzem, essas empresas estão deixando de serem somente produtoras de papel para se tornarem produtoras de biomateriais de nanocelulose. Esse é o futuro!
Potencial ilimitado
As aplicações potenciais da nanocelulose são quase ilimitadas. Com a resistência ainda maior do que o kevlar usado em coletes à prova de balas, é oito vezes mais resistente do que o aço. Além disso a celulose em escala nano pode ser eletricamente condutora, altamente absorvente e termoestável. O material pode ser transformado em folhas e outras estruturas, incluindo laminados ou películas transparentes, e incorporados em diversos materiais de alto desempenho para consumo, industriais e aplicações biomédicas.
Chips de computador biodegradáveis feitos de nanocelulose
Os chips de computador biodegradáveis e baseados em madeira podem funcionar tão bem como os chips usados para comunicação sem fio, de acordo com novas pesquisas. Os pesquisadores da Universidade de Wisconsin argumentam que os novos chips poderiam ajudar a resolver o problema global de acumulação rápida de resíduos eletrônicos, alguns dos quais contém materiais potencialmente tóxicos. Os resultados também mostraram que o material transparente e derivado de madeira chamado nanocelulose é uma alternativa atraente para o plástico como uma superfície para eletrônicos flexíveis.
Como aproveitar os superpoderes ocultos da natureza?
O que podemos obter quando combinamos os materiais mais fortes do mundo das plantas com as mais elásticas do reino dos insetos? Materiais que possam transformar… tudo. O nanobiotecnólogo Oded Shoseyov apresenta exemplos de materiais surpreendentes encontrados na natureza como a nanocelulose e resilina, e mostra as maneiras criativas que sua equipe os aplica em tudo, desde tênis esportivos para implantes médicos.
Cientistas criam o primeiro bio-tecido mais forte do que o titânio a partir de celulose de eucalipto
Pense num material feito de nanocelulose de eucalipto que pode ser mais resistente do que o aço ou titânio e ao mesmo tempo biodegradável. Esse é um bio-tecido criado pelos cientistas e estudantes do Centro de Biomateriais e Biotecnologia (CBN) da Universidad del Biobio no Chile. Esse é o primeiro bio-tecido altamente impermeável, renovável e muito resistente que tem um tempo de degradação de cerca de cinco meses, uma grande vantagem em relação ao plástico.
O Chile tem 16,7 milhões de hectares de floresta, representando 23,2% do território nacional. Desse total, 2,4 milhões de hectares são de florestas plantados e destas, 0,8% são de eucalipto. Essa riqueza florestal levou os pesquisadores chilenos a buscarem novas oportunidades com a fibra da madeira e criaram um filme ou bio-tecido com base em nanotecnologia. Com uma textura semelhante ao Teflon, o material pode ser utilizado para cobrir e preservar alimentos, como frutas e legume, e até mesmo pode ser usado na indústria aeroespacial e automotiva por ser um material de baixo peso. Veja a matéria completa no site da biobiochile.
Do papel para supercapacitores
Como acrescenta resistência ao papel e cartão, concreto e plástico, as propriedades da nanocelulose estão sendo aproveitadas para melhorar as qualidades de espumas e géis, produtos têxteis e adesivos. Compósitos de nanocelulose são uma alternativa forte, leve e barata para a fibra de carbono e a fibra de vidro que não são renováveis, e oferece uma alternativa sustentável para os plásticos baseados em combustíveis fósseis que são atualmente utilizados para fazer produtos tão diversos como cadeiras de plástico e latas de lixo, e componentes para automóveis e aviões.
A nanocelulose pode ser utilizada na fabricação de grandes telas de TV e painéis solares, ou até mesmo para a produção de pilhas e supercapacitores, ou materiais inteligentes que respondem a estímulos externos, tais como calor, luz, eletricidade, pH ou pressão. Também pode formar a base de materiais farmacêuticos completamente novos na administração de fármacos, biossensores, diagnóstico e até mesmo cosméticos.
Brasil já é o 4º maior plantador de florestas do mundo
As florestas plantadas no Brasil se estendem, atualmente, por cerca de 7 milhões de hectares, em sua grande maioria composta de pínus e eucalipto. Sua produção é destinada à indústria de papel e celulose, carvão vegetal, madeira serrada, produtos de madeira sólida e madeira processada, além da borracha. Atualmente, o país é um dos maiores produtores de floresta plantada no mundo e em 4º lugar no ranking mundial dos produtores de celulose.
O Brasil tem condições para se tornar o número 1 em florestas plantadas no mundo, investindo na produção de novos materiais tecnológicos e de maior valor agregado feitos de nanocelulose. A vantagem da nanocelulose é que ela pode ser derivada de qualquer fonte vegetal, incluindo resíduos agrícolas, como palha de trigo, milho e cana de açúcar, sem o uso de árvores ou mesmo água. A indústria está desenvolvendo tecnologias eficientes e sustentáveis para a produção em escala industrial de nanocelulose que minimizem o uso de energia e recursos, e reduzir o desperdício.
Quem diria que a celulose das plantas, um material que existe há bilhões de anos, viria a se tornar o material tecnológico e sustentável do futuro que vai impulsionar toda a indústria para a economia circular e bioeconomia.