Cientistas das Universidade de Rice e de Houston, ambas dos Estados Unidos, desenvolveram uma nova abordagem para transformar celulose bacteriana em materiais multifuncionais de alta resistência, o que pode ser um aliado no combate à poluição plástica.
Em artigo publicado na Nature Communications, a equipe explicou que a poluição plástica persiste porque os polímeros sintéticos tradicionais se degradam em microplásticos, ainda liberando substâncias químicas nocivas como bisfenol A (BPA), ftalatos e agentes cancerígenos.
No caso da nova técnica de biossíntese dinâmica, ela utiliza a celulose bacteriana – um dos biopolímeros mais abundantes e puros da Terra – como alternativa biodegradável.
“Nossa abordagem envolveu o desenvolvimento de um biorreator rotacional que direciona o movimento das bactérias produtoras de celulose, alinhando seu movimento durante o crescimento”, comentou MASR Saadi, primeiro autor do estudo e doutorando em Ciência dos Materiais e Nanoengenharia na Rice, em comunicado.
Ele acrescentou que esse alinhamento “melhora significativamente as propriedades mecânicas da celulose microbiana, criando um material tão forte quanto alguns metais e vidros, mas flexível, dobrável, transparente e ecologicamente correto”.
Biossíntese dinâmica
As fibras de celulose bacteriana geralmente se formam aleatoriamente, o que limita sua resistência mecânica e funcionalidade. Mas, ao utilizar a dinâmica de fluidos controlada em seu novo biorreator, os pesquisadores conseguiram o alinhamento in situ de nanofibrilas de celulose, criando folhas com resistência à tração de até 436 megapascais.
Além disso, eles incorporaram nanofolhas de nitreto de boro durante a síntese, o que resultou em um material híbrido com resistência ainda maior – cerca de 553 megapascais – e propriedades térmicas aprimoradas, com uma taxa de dissipação de calor três vezes mais rápida do que as amostras de controle.
“Essa abordagem de biossíntese dinâmica permite a criação de materiais mais resistentes e com maior funcionalidade”, afirmou Saadi. “O método permite a fácil integração de diversos aditivos em nanoescala diretamente na celulose bacteriana, possibilitando a personalização das propriedades do material para aplicações específicas.”
Segundo os pesquisadores, o processo escalável e de etapa única é promissor para inúmeras aplicações industriais, incluindo materiais estruturais, soluções de gerenciamento térmico, embalagens, têxteis, eletrônicos verdes e sistemas de armazenamento de energia.
“Este trabalho é um ótimo exemplo de pesquisa interdisciplinar na interseção entre ciência dos materiais, biologia e nanoengenharia”, salientou Muhammad Maksud Rahman, professor assistente de Engenharia Mecânica e Aeroespacial na Universidade de Houston e professor assistente adjunto de Ciência dos Materiais e Nanoengenharia na Rice. “Prevemos que essas folhas de celulose bacteriana, resistentes, multifuncionais e ecologicamente corretas, se tornarão onipresentes, substituindo plásticos em diversos setores e ajudando a mitigar danos ambientais.”
Fonte: Um Só Planeta.
Foto: Jorge Vidal/Rice University.
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