Pesquisa desenvolve método mais sustentável para produzir vanilina

(Texto: Thiago Wisley Barbosa de Farias)

Pesquisa desenvolvida no Departamento de Química (DQ) da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) viabilizou a produção de vanilina – molécula responsável pelo aroma e sabor característicos de baunilha – por uma rota mais sustentável econômica e ambientalmente que as atuais, que utilizam derivados de petróleo como matéria-prima, ou alternativas com custos ainda muito elevados, dentre outras desvantagens. A tecnologia desenvolvida na UFSCar já tem patente solicitada no Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI) e está em nível de maturidade tecnológica TRL 4, correspondente à validação em ambiente controlado, aguardando a parceria com empresas interessadas na continuidade do desenvolvimento.

A vanilina é insumo de grande importância para as indústrias alimentícia, cosmética e farmacêutica. Apenas cerca de 1% da vanilina consumida mundialmente tem origem na fava de baunilha. O restante é sintetizado sobretudo a partir de derivados de petróleo. Uma rota que poderia ser mais interessante, por substituir essa matéria-prima pela lignina, subproduto abundante da indústria de papel e celulose, tem como desvantagem o alto custo energético, já que os processos químicos de conversão demandam altas temperaturas (160–180 °C) e pressão também elevada. Além disso, esse método convencional de conversão gera grande quantidade de resíduos, muitos deles tóxicos. Diante disso, uma equipe de pesquisa liderada por Lúcia Mascaro e Márcio Weber Paixão, docentes no DQ, buscou uma alternativa mais sustentável, fundada em uma rota eletroquímica.

A eletroquímica é o ramo da Química que investiga as transformações envolvendo a passagem de corrente elétrica. As reações podem tanto gerar eletricidade quanto ser impulsionadas por ela, permitindo maior controle de processos de forma direcionada e eficiente. Na pesquisa desenvolvida pelo grupo da UFSCar, a lignina é colocada em contato com eletrodos dentro de uma célula eletroquímica, onde uma corrente elétrica promove sua oxidação. Esse processo quebra seletivamente partes da molécula, convertendo-as em vanilina.

“O professor Márcio, especialista em síntese orgânica, contribuiu com seu conhecimento sobre a transformação de moléculas orgânicas. Nós, com experiência na área de eletroquímica, propusemos substituir o processo químico tradicional por uma rota eletroquímica. Nessa abordagem, a oxidação da lignina também é realizada, mas com o auxílio de corrente elétrica, em vez de depender exclusivamente de altas pressões e temperaturas. Essa substituição permite realizar a conversão de forma mais controlada e limpa, reduzindo os impactos ambientais e o consumo energético do processo”, explica Lúcia Mascaro.

“O diferencial do nosso método está também nos materiais de baixo custo empregados como eletrodos. Em qualquer processo eletroquímico, é necessário um catalisador suportado em uma superfície condutora. Nos métodos tradicionais, o catalisador costuma estar disperso na solução, exigindo etapas adicionais de filtração para sua recuperação. No nosso caso, como o catalisador está fixo na superfície do eletrodo, essa etapa de separação não é necessária”, complementa.

Outro destaque é a utilização de aço comum como suporte para os catalisadores, o que, mais uma vez, reduz significativamente os custos do processo. Enquanto os métodos mais comumente encontrados na literatura especializada costumam recorrer a metais nobres, como rutênio, platina ou prata — ou outros suportes caros, como chapas de níquel puro —, o grupo da UFSCar demonstrou que é possível obter um desempenho comparável ao modificar uma folha de aço com uma fina camada de níquel.

A equipe de desenvolvimento teve também a participação de Sirlon Francisco Blaskievicz, como pesquisador de pós-doutorado, e dos doutorandos Lucas Marchini, Dyovani Coelho e Leandro Luiz Soares, vinculados ao Programa de Pós-Graduação em Química da UFSCar. A pesquisa foi financiada pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

Empresas interessadas na tecnologia podem entrar em contato com a Agência de Inovação da UFSCar (AIn), pelo e-mail inovacao@ufscar.br ou pelo telefone (16) 3351-9433.