A nanotecnologia está presente no cotidiano da sociedade muito mais do que se imagina. E o setor de base florestal pode utilizar muito mais este tipo de tecnologia, seja tendo a floresta como matéria-prima, seja melhorando seus processos fabris. Entre os diversos exemplos estão o aumento da resistência de alguns tipos de papel a partir de nanofibrilas de celulose, que podem vir tanto da polpa kraft quanto de resíduos florestais
A nanotecnologia pode se inserir em toda a cadeia produtiva do setor florestal, desde a seleção de plantas a serem cultivadas até o produto que será comercializado e desfrutado pelo consumidor.
Segundo Lina Bufalino, engenheira florestal, doutora em Ciência e Tecnologia da Madeira e professora/pesquisadora da Universidade do Estado do Amapá e da Bionorte, avanços na biotecnologia e melhoramento genético de plantas por meio da nanotecnologia, por exemplo, podem afetar diretamente a produtividade das florestas e a qualidade da madeira.
Já os nanobiosensores podem ser aplicados na silvicultura de precisão e manejo florestal. Nos diversos segmentos da cadeia produtiva da madeira, a nanotecnologia se insere tanto no desenvolvimento de novos produtos quanto na agregação de valor e melhoria da qualidade daqueles tradicionalmente produzidos e comercializados.
“Todos os setores relacionados a produtos de base florestal, tais como celulose e papel, bioenergia, madeira serrada e painéis reconstituÃdos, podem ser modificados pelos avanços da nanotecnologia“, afirma a especialista.
Variadas possibilidades
Como a nanotecnologia é um campo multidisciplinar que evolui rapidamente com avanços tanto na ciência quanto na engenharia, quantificar seu escopo de aplicações e benefícios não é uma tarefa tão simples. Mesmo focando a discussão para o setor florestal, Lina Bufalino diz que as possibilidades são inúmeras e estão presentes em todas as fases da cadeia produtiva. “Consideraremos, como exemplo, sua influência e potencial para produtos florestais. A nanotecnologia permite o acesso a propriedades da madeira totalmente diferenciadas em comparação às disponíveis nas suas utilizações convencionais. A consequência desse fenômeno é que os campos da inovação se abrem para os pesquisadores e empresas“, pontua.
Ela acrescenta que, uma vez que a nanotecnologia pode substancialmente agregar valor aos produtos finais ou propiciar novos produtos, toda a cadeia produtiva pode ser beneficiada. “Temos ainda vantagens como o uso múltiplo dos recursos florestais, o potencial de aproveitamento de madeira residual ou de pequeno diâmetro e, em alguns casos, a necessidade de obtenção de matéria-prima em baixas quantidades da natureza para gerar produtos de alto valor agregado. Se considerarmos os setores relacionados, materiais e produtos alternativos sustentáveis provenientes do setor florestal poderão ainda beneficiar os setores automobilÃstico, têxtil, civil, de alimentos e outros“.
Uma embalagem de nanocelulose de alta qualidade pode, por exemplo, ser aplicada no setor de alimentos. Outro exemplo prático é a substituição de fibras sintéticas originadas do petróleo por nanofibras madeireiras e não-madeireiras como reforço de plásticos e cimentos em compósitos (materiais compostos de outros dois materiais com propriedades diferenciadas ““ uma matriz contÃnua e fibras não contÃnuas).
“Materiais sustentáveis têm alta visibilidade hoje na indústria automobilÃstica. Dessa forma, benefícios ecológicos também são decorrentes da nanotecnologia“, ressalta a especialista.
Produção de florestas
Algumas nanotecnologias com potencial de aplicação na produção de florestas ainda se encontram em fase experimental, mas avanços podem ser mencionados. No melhoramento genético podem ser obtidas plantas mais resistentes a pragas ou mais produtivas por meio dos avanços da chamada nanotecnologia do DNA.
Na silvicultura, assinala Lina, o desenvolvimento de inseticidas mais eficientes e nanopartículas de liberação lenta de nutrientes e água são exemplos de inserção da nanotecnologia. Há, ainda, a aplicação de nanomateriais para melhorar a germinação de sementes e detectar resíduos de pesticidas/herbicidas.
A principal aplicação da nanotecnologia no manejo florestal são os nanobiosensores. Esses dispositivos têm como princÃpio detectar as condições bióticas e abióticas do meio com uma precisão que irá revolucionar a agricultura de precisão.
Nanotecnologia nos processos fabris
A obtenção e aplicação de nanofibras de celulose é o processo de industrialização de produtos florestais no qual a nanotecnologia é mais utilizada atualmente. “As matérias-primas podem ser as fibras da polpa kraftou qualquer outro material de origem lignocelulósica, como a madeira e as fibras não-madeireiras. A vantagem da polpa kraft é que a celulose já se encontra separada dos componentes não-celulósicos da madeira, portanto, o material pode ser diretamente submetido aos processos de obtenção de nanofibras“, explica a professora Lina Bufalino.
A grande quantidade de celulose kraft produzida pelo Brasil é uma outra vantagem assinalada por ela. Nos outros casos, pré-tratamentos para isolamento da celulose dos componentes não-celulósicos são necessários. “Foi o caso do meu trabalho de tese, pois utilizei resíduos de madeira da Amazônia. Com a celulose isolada dos demais componentes, existem duas rotas principais para a produção de nanofibras – a quÃmica e a mecânica. No primeiro caso é promovida a hidróliseparcial, normalmente por ácido sulfúrico, das cadeias de celulose. Inicialmente são hidrolisadas aquelas presentes nas regiões amorfas devido à sua maior acessibilidade quÃmica. As regiões da celulose que são cristalinas são mais resistentes à hidrólise e formam estruturas nanométricas chamadas de whiskers ou nanocristais. Portanto, trata-se basicamente de uma degradação seletiva“.
Já o método mecânico resulta em nanofibras de celulose contendo regiões cristalinas e amorfas, designadas na literatura como nanofibrilas. Para o método que promove o cisalhamento das fibras é preparada uma suspensão contendo apenas fibras e água, que são vertidas em um moinho específico chamado “grinder“.
Lina Bufalino explica que esse equipamento contém duas pedras de moagem posicionadas próximas uma da outra e com alta velocidade de rotação, o que irá promover o cisalhamento das fibras.
Esse princÃpio se baseia na estrutura fibrilar hierárquica da celulose. Uma forma prática de compreender esse processo é por meio de uma analogia em que as fibras de celulose individuais micrométricas são equivalentes a uma corda. Cada fibra individual que compõe a corda é uma microfibrila de celulose. Durante o cisalhamento, a corda é primeiramente “afrouxada“, e em seguida as fibras individuais são destacadas da corda.
Â
