Production of Advanced Products from Sargassum through Integrated Conversion

O oceano não é apenas uma fonte de alimento e transporte; é também uma vasta fábrica viva que produz biomassa em quantidades impressionantes. Nos últimos anos, um tipo específico de alga castanha chamada Sargassum começou a florescer com uma intensidade sem precedentes através do Oceano Atlântico e do Caribe. Embora esta abundância represente um enorme reservatório de material orgânico, tem sido vista, em grande parte, como um problema. Quando estas matas chegam à costa, apodrecem, libertam odores fétidos e sufocam os ecossistemas costeiros, custando às comunidades locais milhões de dólares anualmente para a sua limpeza. Os cientistas há muito que se perguntam se este incômodo poderia ser transformado em algo útil, transformando uma crise de gestão de resíduos numa fonte de energia ou materiais. Para o fazer, os investigadores devem primeiro compreender a composição química única da alga, que difere significativamente das plantas encontradas em terra, e depois desenvolver uma forma de a decompor em blocos de construção simples que os micróbios possam comer.

Uma equipa de investigadores do Laboratório Nacional das Montanhas Rochosas e da Universidade de Porto Rico deu um passo importante para responder a esta questão. Eles desenvolveram um sistema completo para processar o Sargassum, movendo-o de uma colheita bruta e húmida para um fluxo de açúcares utilizáveis e um resíduo sólido. O seu trabalho demonstra que, embora a alga possa ser convertida em produtos valiosos como lípidos para combustível, a economia do processo depende fortemente do que acontece ao material sólido restante. O estudo sugere que simplesmente transformar a alga em combustível não é suficiente para tornar o negócio viável; a verdadeira chave para o sucesso reside em encontrar um uso de alto valor para o resíduo sólido que resta após a extração dos açúcares.

Os investigadores começaram por recolher toneladas de Sargassum da costa de Porto Rico. A alga chegava húmida e pesada, contendo uma grande quantidade de água que tornaria o processamento caro e ineficiente. Para resolver isto, primeiro espremeram a biomassa através de uma grande prensa de parafuso, uma máquina que atua como um espremedor gigante. Este passo removeu uma parte significativa da água, criando uma torta espessa e densa de sólidos de alga e um fluxo líquido rico num álcool de açúcar chamado manitol. Eles descobriram que esta prensagem mecânica não destruía os açúcares valiosos dentro da alga, mas simplesmente os concentrava, tornando o material mais fácil de manusear e armazenar. Também descobriram que podiam preservar a alga espremida durante meses tratando-a com uma pequena quantidade de ácido, impedindo que apodrecesse e permitindo que a instalação operasse durante todo o ano, mesmo quando os florescimentos da alga não estão no seu pico.

Em seguida, a equipa abordou a difícil tarefa de desbloquear os açúcares presos dentro das paredes celulares resistentes da alga. Ao contrário das plantas terrestres, o Sargassum contém polímeros complexos que são resistentes à decomposição. Os investigadores utilizaram calor e ácido sulfúrico diluído para suavizar estas paredes e libertar os açúcares. Testaram muitas combinações diferentes de temperatura, tempo e força do ácido para encontrar o ponto ideal. Descobriram que eram necessárias temperaturas mais altas e mais ácido para decompor os açúcares de armazenamento resistentes, mas estas mesmas condições corriam o risco de destruir os açúcares ácidos mais delicados. Através de uma experimentação cuidadosa, conseguiram libertar mais de metade dos açúcares retidos num fluxo líquido, criando uma fonte de alimento para a próxima fase do processo.

Com os açúcares libertados, os investigadores introduziram um levedo especializado, um fungo unicelular conhecido pela sua capacidade de comer uma grande variedade de açúcares e transformá-los em gordura. Eles alimentaram o levedo com uma mistura do líquido espremido da alga e do fluxo de açúcar tratado com ácido. O levedo prosperou, consumindo os açúcares e construindo gordura dentro das suas células. Esta gordura, ou lípido, é um precursor valioso para a fabricação de combustíveis e produtos químicos renováveis. No entanto, o levedo teve dificuldades com alguns dos açúcares específicos encontrados na alga, e a quantidade total de gordura produzida foi limitada pelo quão diluído estava o fluxo de açúcar. Para superar isto, utilizaram um sistema de filtragem que mantinha as células de levedo dentro do reator enquanto removia o líquido usado e adicionava comida fresca, permitindo que as células trabalhassem de forma mais longa e eficiente.

A parte mais crítica do estudo ocorreu quando os investigadores olharam para o panorama geral dos custos. Eles construíram um modelo computacional detalhado de uma fábrica de grande escala que realizaria estes passos todos os dias. O modelo revelou uma verdade surpreendente: o dinheiro ganho com a venda da gordura produzida pelo levedo não era suficiente para cobrir os altos custos de colheita da alga e de funcionamento da fábrica. O processo só fazia sentido financeiro se os restos sólidos da extração de açúcar pudessem ser vendidos por uma quantia significativa de dinheiro. Os investigadores calcularam que este resíduo sólido teria de ser vendido por quase mil dólares por tonelada para tornar toda a operação lucrativa. Embora os sólidos da alga possam potencialmente ser usados como fertilizante, ração animal ou um componente em plásticos, os preços atuais de mercado para estes produtos são muito inferiores ao que é necessário.

O estudo conclui que transformar o Sargassum em biocombustível é tecnicamente possível, mas economicamente frágil. A tecnologia funciona, mas o caminho para uma indústria sustentável depende da resolução do enigma dos sólidos residuais. Se os cientistas conseguirem encontrar uma forma de transformar a torta de alga restante num produto de alto valor, ou se o custo de colheita da alga puder ser drasticamente reduzido, então este incômodo costeiro poderá tornar-se um recurso genuíno. Até lá, a conversão do Sargassum permanece um conceito promissor que aguarda que a peça final do quebra-cabeça económico se encaixe.