Consórcio alemão desenvolve fibras de carbono sustentáveis a partir de microalgas

As fibras de carbono são essenciais nem diversos setores, como a aviação, energia eólica e construção leve. No entanto, por serem produzidas a partir do petróleo, têm um impacto ambiental negativo. Um consórcio de investigação liderado pela Universidade Técnica de Munique está a trabalhar num processo que, tudo indica, irá permitir produzir fibras de carbono a partir de matérias-primas renováveis.

“Com o projeto conjunto GreenCarbon, demos um grande passo em direção à produção industrial sustentável de fibra de carbono”, afirma Thomas Brück, coordenador do projeto e diretor da Cátedra de Biotecnologia Sintética da Universidade Técnica de Munique (TUM, na sigla original). Além da TUM, também participam do consórcio o Instituto Fraunhofer de Engenharia Interfacial e Biotecnologia IGB, a empresa SGL Carbon e o grupo aeroespacial Airbus. O consórcio é financiado pelo Ministério Alemão de Pesquisa, Tecnologia e Espaço (BMFTR).

As fibras de carbono são leves, mas simultaneamente muito estáveis e resistentes. Quando adicionadas a materiais plásticos, são utilizadas numa ampla variedade de aplicações: em aviões e veículos, turbinas eólicas, mas também em equipamentos desportivos, como bicicletas, raquetes de ténis e esquis. Estes materiais leves são fabricados a partir de acrilonitrilo, uma matéria-prima tradicionalmente obtida a partir do propileno.

Para obter uma alternativa ecologicamente sustentável, investigadores da Cátedra Werner Siemens de Biotecnologia Sintética da Faculdade de Ciências Naturais da TUM investigaram a extração de óleos de microalgas fotossinteticamente ativas. “Através da fotossíntese, as microalgas fixam o CO₂ na forma de óleos, de onde posteriormente é possível extrair glicerina”, explica o professor Thomas Brück.

Por seu lado, os investigadores do Fraunhofer conseguiram desenvolver um processo que pode ser utilizado para converter cataliticamente o glicerol biogénico em acrilonitrilo, a matéria-prima essencial para a produção de fibra de carbono. Este processo foi desenvolvido à escala laboratorial na filial de Straubing do Fraunhofer IGB, a tal ponto que já está pronto para o próximo passo de desenvolvimento, a aplicação industrial. “Desta forma, criámos as condições para a produção de fibras de carbono sustentáveis que têm as mesmas propriedades de alto desempenho que as fibras de carbono fabricadas de forma convencional”, frisa Arne Roth, chefe de departamento do Fraunhofer IGB.

A produção de fibras de carbono sustentáveis ficou a cargo do parceiro industrial SGL Carbon, líder mundial especializado no desenvolvimento e fabricação de soluções à base de carbono. A empresa produziu 50 mil fibras de carbono de alta resistência, que consistem em feixes de 50 mil filamentos individuais e são mecanicamente muito estáveis, de acordo com as normas reconhecidas do setor. Estas foram utilizadas para fabricar plásticos reforçados com fibra de carbono, conhecidos como laminados compósitos.

A Airbus utiliza compósitos de fibra de carbono como materiais de alto desempenho para a fabricação de componentes para aviões e helicópteros e investiga processos que permitam uma produção mais sustentável desses materiais a partir de matérias-primas renováveis.

O grupo aeroespacial europeu realizou uma avaliação do ciclo de vida das diferentes opções tecnológicas disponíveis, e, inspirada pelos bons resultados do projeto GreenCarbon, está agora a trabalhar na demonstração da tecnologia no fabrico de peças para aeronaves. A empresa realizou o primeiro teste de adequação destas tecnologias para aplicações aeronáuticas em 2024, com o voo inaugural de um helicóptero de investigação fabricado com fibras de carbono provenientes de fontes renováveis.

Com base nos resultados promissores do projeto GreenCarbon, os parceiros pretendem agora otimizar a tecnologia e levá-la a uma utilização industrial generalizada. Segundo os investigadores, o novo processo de fabrico também pode ser utilizado, em princípio, para a produção sustentável de ácido acrílico, um componente básico de muitos polímeros que ainda são produzidos a partir de matérias-primas fósseis.

“A cadeia de valor GreenCarbon oferece assim um novo potencial para a transição das matérias-primas na indústria química, especialmente na produção de materiais de alto desempenho à base de carbono”, afirma Brück. O consórcio espera receber um novo financiamento do BMFTR para o projeto de acompanhamento.