A concretização de uma bioeconomia circular depende fortemente do aumento da eficiência de conversão de matérias-primas renováveis em produtos químicos valiosos em biorrefinarias. Isso é especialmente verdade para os materiais bioplásticos, que têm um enorme potencial para reinventar a forma como embalamos alimentos e produtos, desenvolvemos aplicações biomédicas e produzimos têxteis. Enquanto os pesquisadores se esforçam para criar soluções sustentáveis e aplicáveis ao mundo real, a indústria enfrenta o desafio de garantir que as operações em larga escala sejam tão lucrativas quanto os sistemas baseados em petróleo, mantendo-se ambientalmente sustentáveis, o que torna a eficiência de conversão crucial para atingir esses objetivos.
Um obstáculo fundamental para a fabricação de plásticos a partir de biomassa é garantir que o impacto ambiental do ciclo de vida dos materiais bioplásticos seja menor do que o dos plásticos convencionais. Devido aos impactos ambientais do cultivo de matérias-primas, os insumos agrícolas devem ser considerados nos cálculos, tornando a eficiência de conversão fundamental para maximizar o potencial de produção. No entanto, essa eficiência é desafiada pela heterogeneidade dos materiais de matéria-prima, pelos processos de pré-tratamento que consomem muita energia e pelos sistemas ineficientes de purificação/recuperação do produto.
Para superar esses desafios, os pesquisadores se concentram em abordagens que aumentam o acúmulo de biomassa e limitam os insumos agrícolas, desenvolvem matérias-primas geneticamente modificadas para aumentar a eficiência de conversão e otimizam os métodos de conversão usados para processar as matérias-primas. Com a CAS Solutions, você pode alcançar esses objetivos transformadores mais rápido do que nunca. Essas ferramentas de nível mundial estão equipadas com diversos recursos que auxiliam no desenvolvimento de materiais bioplásticos inovadores, acelerando as revisões de literatura, garantindo a proteção da propriedade intelectual e construindo estruturas de transformação digital personalizadas.
Simplifique sua busca de literatura sobre matérias-primas de biomassa promissoras.
À medida que as empresas do setor exploram os plásticos de biomassa renovável, manter-se a par da literatura em constante evolução é imprescindível. Aumentar a eficiência de conversão da biomassa em monômeros de bioplásticos de alto valor exige uma abordagem dupla: maximizar o potencial de conversão da própria matéria-prima e otimizar os processos de biorrefinaria responsáveis pela conversão, o que requer que os pesquisadores dominem múltiplas áreas para alcançar bons resultados.
As biorrefinarias utilizam diversas matérias-primas para fabricar polímeros bioplásticos, com ênfase no uso de biomassa renovável. Com o CAS SciFinder® você pode se manter atualizado sobre as tendências de publicação e obter informações essenciais sobre tecnologias em desenvolvimento. Simplifique sua pesquisa e identifique as matérias-primas mais adequadas para sua aplicação específica, otimizando o processo de revisão de literatura e acelerando a transição da ideia à inovação.
As matérias-primas atuais são classificadas em quatro gerações, cada uma definida por sua origem biológica e uso.
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Matéria-prima |
Origem |
Usos |
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Primeira geração |
- Produção de ácido polilático (PLA) - Fornecer açúcares fermentáveis para PLA e produção de biopolietileno - Amido para plásticos biodegradáveis |
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Segunda geração |
- Produção de polímeros de base biológica e químicos usados como materiais de construção blocos para materiais bioplásticos |
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Terceira geração |
- Produção in vivo de polihidroxialcanoatos (PHAs) de várias fontes de carbono ou resíduos fluxos |
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Quarta geração |
- Projetado para aumentar a produção de precursores de bioplásticos ou dos redução da recalcitrância da matéria-prima |
As tendências de publicação de periódicos e de patentes nos últimos 25 anos revelam o crescente interesse em matérias-primas para bioplásticos. A busca por soluções plásticas sustentáveis e o aumento do financiamento corporativo e de capital de risco estão abrindo caminho para um mercado de bioplásticos que deve atingir 29 bilhões até 2028. Com tantas oportunidades em um campo em rápido crescimento, é essencial que os pesquisadores tenham acesso atualizado à literatura global.
Os recursos sofisticados e as opções de filtragem oferecidos pelo CAS SciFinder permitem que você refine sua busca por conceito, identificando as publicações mais relevantes para sua pesquisa em bioplásticos. Isso permite que você descubra rapidamente os insights necessários para seus projetos inovadores. Ao adotar essa estratégia simplificada, você pode acelerar seu progresso na criação de materiais bioplásticos ecologicamente corretos e se posicionar como líder na produção em circuito fechado de plástico de biomassa.
Saiba mais sobre o CAS SciFinder
Desenvolva seu próximo pipeline de conversão de biorrefinaria de ponta
Mesmo com a seleção da matéria-prima adequada, identificar e desenvolver estratégias de biorrefino que convertam a biomassa em produtos químicos úteis de forma otimizada é crucial. Devido à variabilidade da biomassa utilizada como matéria-prima, maximizar a eficiência da conversão requer métodos de refino e reações adequadas. Atualmente, existem inúmeros processos bioquímicos e termoquímicos para a conversão de biomassa de matéria-prima em monômeros de material bioplástico, incluindo:
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Método |
Aplicação |
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Utiliza microorganismos para converter açúcares de biomassa em ácidos orgânicos, álcoois e outros compostos para conversão em monômeros bioplásticos, incluindo PLA e PHAs. |
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Processo termoquímico para converter biomassa em gás de síntese, que é posteriormente processado em muitos químicos que servem como precursores para a produção de materiais bioplásticos. |
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Processo versátil que pode ser aplicado a diversas matérias-primas para produzir bio-óleo, gás de síntese e biochar, os quais podem ser refinados em produtos químicos utilizados na produção de plástico a partir de biomassa. |
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A hidrólise ácida e a hidrólise enzimática são utilizadas para decompor carboidratos complexos na biomassa, como a celulose, em monômeros de açúcar para fermentação em precursores de bioplásticos. |
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Processo químico usado para converter lipídios de biomassa em ésteres e glicerol. Os ésteres são usados como monômeros para a produção de bioplásticos e são especialmente relevantes para a produção de biopoliésteres. |
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Utiliza catalisadores para converter os produtos químicos intermediários da biomassa, como bioálcoois e ácidos orgânicos, em monômeros bioplásticos desejados por meio de hidrogenação, oxidação e desidratação. |
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Usa enzimas ou células vivas para catalisar a conversão de biomassa em monômeros. Requer condições mais amenas, reduzindo potencialmente o uso de energia e os impactos ambientais. |
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Método indireto de conversão de resíduos orgânicos em metano. O metano pode então ser usado para produzir metanol ou servir como fonte de energia para outros processos de produção de bioplásticos. |
Muitas vezes, uma combinação de processos é necessária para uma conversão ideal, tornando crucial entender a interação entre eles.
O desenvolvimento de pipelines de conversão eficientes requer pesquisa e testes rigorosos, abrangendo mais do que apenas escolher a matéria-prima e o processo de conversão adequados. Exige a compreensão de como esses processos podem ser ligados para transformar a biomassa bruta em materiais bioplásticos funcionais.
O CAS SciFinder oferece uma variedade de ferramentas para acelerar sua busca pela otimização da eficiência de conversão da biomassa. Explore as propriedades estruturais e as aplicações potenciais de diferentes monômeros de bioplásticos acessando diretamente o CAS REGISTRY®, nossa coleção abrangente de substâncias, na interface do CAS SciFinder.
Além disso, você pode descobrir novos insights sobre vários processos de conversão de componentes da biomassa, como a dextrose, com a coleção de reações da CAS. O CAS SciFinder oferece uma coleção de filtros poderosos que refinam sua busca por reações com base em conceitos como rendimento, número de etapas de reação e grupos funcionais não participantes. Essa estratégia focada permite que você identifique o esquema de conversão ideal para sua próxima solução inovadora de materiais bioplásticos.
Saiba mais sobre o CAS REGISTRY e a coleção de reações da CAS
Garanta sua nova descoberta importante na produção de bioplásticos
O mercado global de bioplásticos e biopolímeros deve atingir 27,3 bilhões até 2027, com uma taxa anual acumulada de crescimento de 18,9%. A crescente demanda por materiais bioplásticos alternativos e sustentáveis pode ser vista no mundo todo, com líderes globais aumentando seus compromissos e investimentos em instalações de produção de bioplásticos. Isso inclui um investimento de US$ 700 milhões da Danimer Scientific em sua fábrica de bioplásticos na Geórgia, que produz uma variedade de biopolímeros, bem como a Braskem, que investiu US$ 87 milhões para aumentar a produção de etileno de base biológica em sua unidade no Brasil.
Nesse cenário em constante evolução, o CAS STNext é um recurso crucial para os pesquisadores que buscam salvaguardar suas inovações. Oferece uma visão detalhada do panorama da propriedade intelectual (PI) relacionada à produção sustentável de materiais bioplásticos e aos processos de biorrefinaria, incluindo uma vasta gama de informações sobre patentes e inovações, com a possibilidade de configurar alertas personalizados. Aproveite esses recursos para garantir que o senhor proteja os direitos de propriedade de seus novos processos de biorrefinamento e aplicações para seus produtos bioplásticos.
Otimize a eficácia da conversão de biomassa com IA e soluções digitais
Com o mercado de materiais bioplásticos preparado para um crescimento massivo nos próximos anos, há uma ampla oportunidade para a IA desempenhar um papel central. A produção de bioplásticos requer uma abordagem interdisciplinar que abrange uma complexa rede de setores de pesquisa, incluindo agricultura, processamento de biomassa e oleodutos de biorrefinarias. A IA já foi implementada com sucesso nesses setores, demonstrando sua utilidade na otimização da eficiência de conversão. Redes neurais artificiais (RNAs) têm sido utilizadas para decifrar a composição lignocelulósica de matérias-primas de palha de arroz, enquanto a Internet das Coisas, aliada à IA, tem sido implementada para gerenciar a produção de biomassa de algas. Até mesmo os fluxos de trabalho em biorrefinarias foram otimizados com o uso de IA e aprendizado de máquina (ML).
À medida que a inteligência artificial (IA) continua remodelando a pesquisa, a adoção de uma estratégia de transformação digital abrangente torna-se um passo crucial para se manter competitivo. Nossa equipe da CAS Custom Services℠ está preparada para auxiliar você no desenvolvimento de fluxos de trabalho inovadores de IA que não apenas avancem no desenvolvimento de matérias-primas e nos processos de biorrefinaria, mas também acelerem a inovação e reduzam as despesas com P&D.
Aproveitando sua experiência em gestão do conhecimento digital, nossa equipe da CAS Custom Services pode orientar você na criação de fluxos de trabalho eficientes para atingir seus objetivos de pesquisa em materiais bioplásticos. Isso inclui o apoio aos esforços para integrar seus dados com a CAS Content Collection™ e conjuntos de dados externos, além de uma assistência personalizada utilizando tecnologias digitais avançadas, como IA, RNAs e ML.
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Aprimorar a eficiência da conversão de biomassa e desenvolver os materiais bioplásticos do futuro.
Apesar dos inúmeros obstáculos para melhorar a eficiência de conversão das matérias-primas de biomassa, existe uma abundância de oportunidades para que pesquisadores deste setor desenvolvam descobertas importantes. Potencialize seus esforços de P&D em bioplásticos com o apoio da CAS para otimizar sua análise de literatura e dados químicos, proteger sua propriedade intelectual e orientar suas iniciativas de transformação digital. Incorpore hoje mesmo as ferramentas CAS em seu fluxo de trabalho de pesquisa para superar o desafio da otimização da conversão de biomassa e acelerar o desenvolvimento de suas tecnologias avançadas de bioplásticos para o futuro.