Nova química verde extrai compostos valiosos de resíduos vegetais

Cerca de 98% da lignina criada como um subproduto florestal das plantas é descartada, mas uma nova enzima pode ser a chave para extrair moléculas de alto valor desse resíduo usando uma abordagem de química verde.

Estas moléculas são os blocos de construção de compostos como fragrâncias, aromatizantes, combustíveis e terapêuticos, transformando um fluxo de resíduos num recurso valioso.

“Os processos químicos tradicionais para a síntese deste tipo de produtos químicos dependem de compostos de base petrolífera e de catalisadores de metais pesados, o que os torna processos não renováveis e inerentemente tóxicos”, afirma Fiona Whelan, Microscopista de Crioelectrões da Adelaide Microscopy da Universidade de Adelaide, cujo estudo foi publicado na Nature Communications.

Este novo método de processamento catalítico irá apoiar o desenvolvimento de outras novas “fábricas de enzimas” de química verde ou biorrefinarias para transformar a lenhina e outros fluxos de resíduos biológicos num valioso repositório de produtos químicos finos.

A lenhina é o nome dado aos polímeros duros que atuam como suporte mecânico em madeiras duras e macias e é um dos polímeros mais abundantes na Terra.

A agricultura e a silvicultura acumulam cerca de 100 milhões de toneladas de resíduos de lenhina por ano, mas esta poderia ser desviada para se tornar uma promissora matéria-prima renovável e sustentável para os produtos químicos atualmente obtidos a partir de combustíveis fósseis.

“As estratégias de utilização da lenhina envolvem uma combinação de processos químicos e biológicos”, afirma o Professor Associado Stephen Bell, da Escola de Física, Química e Ciências da Terra da Universidade.

“São utilizadas altas temperaturas, alta pressão, ácidos fortes e solventes venenosos para quebrar os polímeros no fluxo de resíduos”, acrescenta.

Os compostos valiosos retidos nos resíduos são depois extraídos e submetidos a um processamento químico adicional a temperaturas superiores a 400°C para “valorizar” a lenhina. Estes processos são dispendiosos e prejudiciais para o ambiente”.

A lenhina da madeira de folhosas tem dois componentes químicos fundamentais que requerem processamento para produzir compostos úteis.

Os investigadores já tinham descoberto uma enzima que podia ser utilizada para decompor um destes compostos, que também se encontra na madeira macia, mas não tinha sido identificado nenhum processo de decomposição biológica que pudesse utilizar o segundo composto mais complexo da madeira dura, que representa cerca de 50% dos resíduos.

“A decomposição biológica da lenhina ocorre num quórum microbiano complexo, com enzimas fúngicas que provavelmente quebram os polímeros duros e bactérias que pegam nos compostos mais pequenos não reactivos e os processam para obter energia metabólica”, diz Whelan.

“Olhando para o reino microbiano, identificámos que uma bactéria do solo, Amycolatopsis thermoflava, contém enzimas que podem processar moléculas de lenhina de forma barata, utilizando peróxido de hidrogénio para conduzir a reação – tornando a valorização muito menos prejudicial para o ambiente”, adianta.

A equipa de investigação utilizou esta nova enzima como modelo para adaptar a atividade impulsionada pelo peróxido de hidrogénio a outras enzimas, a fim de criar abordagens de química verde do futuro para a produção de produtos químicos de elevado valor para utilização nas indústrias de aromas, fragrâncias e química medicinal.