Os pesquisadores pretendem fortalecer o mercado de borracha dos EUA extraindo látex de plantas norte-americanas. Isto é vital devido às ameaças ao fornecimento de borracha no Sudeste Asiático. Seus esforços se concentram em melhorar a eficiência da extração e aproveitar as propriedades exclusivas do látex guaiule. Uma descoberta surpreendente também melhora a extração do látex do dente-de-leão.
O abastecimento natural mundial está em risco, tornando essenciais desenvolvimentos cruciais.
Em meio aos desafios das doenças e da alta demanda que afetam o fornecimento primário de borracha natural no Sudeste Asiático, os cientistas estão trabalhando para impulsionar o mercado de borracha dos EUA, avançando métodos para extrair látex de duas fontes vegetais sustentáveis da América do Norte: um dente-de-leão espécies e um arbusto do deserto.
Os pesquisadores relataram seus métodos para melhorar a eficiência e aumentar o rendimento do látex em duas publicações recentes, com base em décadas de pesquisa liderada por Katrina Cornish, professora de horticultura e ciência agrícola e engenharia alimentar, agrícola e biológica na Universidade Estadual de Ohio.
Cornish e colegas adicionaram agentes especializados durante o processamento do Taraxacum kok-saghyz (TK) dente-de-leão e arbusto guaiule para extrair uma quantidade maior de látex de ambas as plantas. Nenhuma das fontes pode ser simplesmente explorada – o método utilizado em árvores tropicais que produzem a única borracha natural disponível comercialmente no mundo.
“Precisamos ter métodos de extração eficientes para toda e qualquer espécie alternativa de produção de borracha natural, especialmente em grande escala”, disse Cornish. “E eles têm que ser de baixo custo se você quiser competir no mercado de pneus no longo prazo.”
O trabalho TK-leão foi publicado recentemente em Culturas e produtos industriaise a pesquisa guayule em Tecnologia e Inovação Ambiental.
A importância de uma indústria nacional de borracha
Além dos pneus, a borracha tem aplicações em cerca de 50 mil produtos. A necessidade é urgente de uma indústria nacional de borracha natural: embora os Estados Unidos produzam borracha sintética, são inteiramente dependentes das importações de borracha natural. Em 2019, 10% do fornecimento de borracha natural foi perdido devido a doenças – e o risco de transmissão da doença das folhas da América do Sul para o Sudeste Asiático aumentou com a expansão das viagens aéreas diretas entre o Brasil e a China.
Não é um exagero, disse Cornish, sugerir que se a doença das folhas chegasse da América do Sul à Ásia, a doença poderia acabar com a maior parte do fornecimento mundial de borracha natural num curto espaço de tempo.
“E então poderemos ver o colapso das cadeias de abastecimento mundiais e, subsequentemente, de economias inteiras”, disse ela. “Concentramos toda uma indústria global em torno de uma planta tropical. Mas o dente-de-leão e o guaiule TK são sustentáveis e podem crescer em condições temperadas.”
Qualidades únicas do látex Guayule
O látex Guayule vem de células generalizadas na casca do arbusto. A extração do látex envolve triturar a casca para quebrar suas células e liberar partículas de látex no que Cornish chama de “milkshake”. Segue-se uma série de ciclos de lavagem e centrifugação para separar o látex de outros materiais sólidos – e com cada etapa de centrifugação, uma parte do látex é perdida.
A equipe de pesquisa descobriu que a adição de substâncias químicas chamadas floculantes ao milkshake ajudou a unir outros materiais sólidos e a separá-los do látex, reduzindo efetivamente os ciclos de lavagem pela metade e melhorando o rendimento geral do látex. A adição de uma substância duplicou o látex disponível e esse rendimento aumentou 12 vezes quando um agente de formação de creme foi adicionado para purificação.
“Ao adicionar floculantes, a extração de látex é mais eficiente e limpa”, disse o primeiro autor do estudo, Beenish Saba, pesquisador de pós-doutorado em engenharia alimentar, agrícola e biológica no estado de Ohio. “Encontramos floculantes específicos que funcionam melhor para melhorar a qualidade da extração de látex e reduzir o tempo necessário.”
O estudo também mostrou que o retorno dos sólidos restantes através do sistema de processamento permitiu a extração de ainda mais látex e também reduziu a pegada ambiental de toda a operação, disse Saba.
Guayule contém um látex de alto desempenho particularmente atraente que é mais forte e mais macio do que qualquer outro polímero conhecido, disse Cornish, o que significa que mais carga pode ser adicionada na produção sem qualquer perda de suas propriedades valiosas. Ela usou látex guayule para desenvolver o primeiro luva médica hipoalergênica para bloquear radiação e patógenos.
Extração inovadora de TK Dandelion
Embora o látex do dente-de-leão TK seja produzido nas raízes da planta, o processo de extração é semelhante – as raízes são aparadas, misturadas em uma pasta e filtradas para remover pedaços sólidos de material vegetal e sujeira. O látex flutuando no topo do líquido restante é sugado com uma pipeta e enxaguado até três vezes para purificação e depois seco.
Um pouco de acaso levou à melhoria deste método de extração. O primeiro autor, Nathaniel King-Smith, um estudante de pós-graduação no laboratório de Cornish, descobriu que as amostras processadas que ficaram no laboratório por três meses tinham significativamente mais látex flutuando em suas superfícies. Uma análise mostrou que cátions divalentes pesados, como o magnésio, ligados às membranas das partículas de látex pesavam sobre as partículas – até que a conexão finalmente entrou em colapso.
A equipe descobriu que a adição de EDTA, um quelante que se liga a cátions divalentes, ao processamento das raízes do dente-de-leão permitiu a extração de mais de duas vezes mais látex do que o extraído sem a adição de EDTA.
“Nossa pergunta era: como podemos liberar a fração pesada sem esperar três meses para que as partículas de borracha se tornem subitamente mais leves e flutuem?” King-Smith disse. “Descobrimos que o rendimento extra de látex após meses de armazenamento poderia ser alcançado imediatamente em uma extração padrão apenas adicionando EDTA antes da centrifugação.”
Perspectivas Futuras e Colaborações
O uso de EDTA também aumentou o teor de gel do látex extraído depois de seco – informação útil para a produção potencial por indústrias que buscam borracha com maior gel, disse ele.
O EDTA pode ser aplicável à extração de látex do guayule, embora Cornish tenha dito que seu laboratório espera fazer parceria com químicos floculantes que possam ajudar a refinar ainda mais esse processo. Ela planta, colhe e extrai látex do dente-de-leão TK há mais de uma década em Ohio e tem uma estufa cheia de guaiule no campus Wooster do estado de Ohio, onde espera um dia construir uma fábrica de processamento de látex em grande escala.
“Estamos trabalhando em pequena escala e focando nos mercados de látex premium, onde é possível fazer algo de grande valor com o mínimo de materiais para que possamos financiar a expansão”, disse ela. “Enquanto isso, estamos tornando a extração mais eficiente para que possamos tornar o material limpo e puro.”
Referência: “O rendimento de látex extraível das raízes de Taraxacum kok-saghyz é aumentado pelo aumento da flutuabilidade das partículas de borracha” por Nathaniel King-Smith, Kristof Molnar, Joshua J. Blakeslee, Colleen M. McMahan, Aswathy S. Pillai, Meirambek Mutalkhanov, Judit E. Puskas e Katrina Cornish, 28 de outubro de 2023, Culturas e produtos industriais.
DOI: 10.1016/j.indcrop.2023.117698
“O tratamento floculante dependente de base melhora a extração de látex do guayule” por Beenish Saba, Cindy S. Barrera, David J. Barker e Katrina Cornish, 4 de outubro de 2023, Tecnologia e Inovação Ambiental.
DOI: 10.1016/j.eti.2023.103388
Este trabalho foi apoiado pelo Instituto Nacional de Alimentação e Agricultura.
