A produção mundial de papel e papelão a partir de polpa química de celulose oriunda das plantas angiospermas (eucalipto) e gimmospermas (pinheiros) foi de 318 milhões de toneladas / ano-2001 (estimativa da Federação de Indústrias Florestais Filandesas). Como a celulose co-existe nos vegetais em estreita associação com hemiceluloses (heteroxilanas nas madeiras duras ou angiospermas; heteromananas nas madeiras moles ou gimnospermas) e lignina e como este terno se distribui aproximadamente numa proporção 45 : 35 : 25, é comum a menção de insumos químicos altamente poluidores como gás cloro, soda e dissulfeto de carbono na indústria madeireira de polpeamento celulósico.
Tal atividade poluidora de portes qualitativo e quantitativo é tentativamente mitigada com um avanço biotecnológico baseado em enzimas.
Fungos bem dotados de hemicelulases e ligninases, mas carentes de celulases, permitem a liberação das fibras de celulose sob estado relativamente purificado. Combinando a ação de enzimas e insumos não clorados e oxidantes como água oxigenada e ozônio, persegue-se uma tecnologia TCF (“Totally Chlorine Free”), ambientalmente mais limpa. Não se descarta também a coleção de microrganismos dotados de celulases pois a indústria têxtil de roupas macias ou amaciáveis é outro filão de negócios da modernidade, mas esta é uma atividade biotecnológica em cima de produtos acabados e não de pré-tratamento de matéria prima como no primeiro caso.
Uma forma natural de muito maior concentração de fibras celulósicas é o algodão (Gossypium spp.), tema abordado no artigo de O Estado do Paraná dominical de 19 de setembro.
Uma 3.ª opção, que assume contornos de magia, é a celulose bacteriana. Certas cepas de acetobactérias (Acetobacter xylinum) são capazes de produzir em 3 a 4 dias, dentro de um reator alimentado com meio de cultura bastante simples, uma quantidade de celulose que uma plântula de eucalipto tardaria meses. E isto com uma vantagem (bio)tecnológica ímpar : completa ausência, nas fibrilas exportadas pela bactéria (Fig. 2), de hemicelulose ou lignina ou outros contaminantes de difícil ou complicada eliminação. Como é próprio da celulose e sua limitada flexibilidade, a molécula apresenta intenso ponteamento de hidrogênios (na Fig. 1 assinalados como as mini-paliçadas H //////// O) seja intra- ou inter-cadeias polissacarídicas. As microfibrilas resultantes (complexos de várias cadeias individuais) oscilam entre 2 e 20 nm de espessura e entre 40 e 40.000 nm de comprimento (Fig. 2) (*). O número de resíduos de glucose ou melhor de seu dímero funcional, celobiose, em cada cadeia é muito variado: entre 1.000 e 7.000 unidades.
Embora o uso mais freqüente da celulose seja a confecção de papéis e assemelhados, quando a cadeia é quimicamente pré-derivatizada se pode gerar produtos de maior valor agregado tais como hidroximetil-, hidroxi-propil- e carboxi-metil-celuloses cujas aplicações como géis retentores de água, espessantes e viscosificantes são imensas nas indústrias química, alimentícia e farmacêutica.
Convenientemente desidratadas e moderadamente reidradatadas as fibras de celulose bacteriana adquirem exacerbada resistência à tração (Fig. 3) quando comparadas com papel. O exame mediante difração de raios-X revela que celulose bacteriana estruturalmente concilia domínios de cristalinidade (Fig. 4) com outros amorfos o que explicaria a intrincada capilarização de solventes (e.g., água) no interior das membranas.
Estas e outras propriedades ímpares da celulose bacteriana, quando comparada com sua similar oriunda de vegetais, enseja em favor da primeira aplicações biotecnológicas inovadoras tais como terapia de queimaduras e outras injúrias dérmicas [1,2] e até mesmo o cultivo de células-modelo para estudos de oncogênese como as HeLa (Fig. 5; experimentação em parceria com a Profa. Maria “Binha” Oliveira, da UFPR). As tecnologias estimulação da biossíntese da celulose bacteriana por pseudopurinas (cafeína; tese de A. M. de Souza) e de limpeza bioquímica por nós aperfeiçoadas no LQBB-UFPR (Fig. 6) em favor da empresa curitibana BioFill à custa de recursos do PADCT / CNPq – World Bank-FINEP resultou num filme esbranquiçado, de maior transparência, livre de pirogênios e outros polímeros / monômeros que não a celulose e a partir daí, bons negócios para a empresa e seus parceiros comerciais no País e no exterior [3].
O tema bactocelulose como curativo para queimaduras foi a vedette na última reunião da ACS 227th American Chemical Society, em Anaheimn, CA, USA; 31-março-2004) onde o polonês Wojciech Czaja da Universidade Técnica de Lodz apresentou dezenas de casos de terapia / cura. Esta exibição teve o endosso do Chairman da sessão, R. Malcolm Brown Jr. (Texas University. Austin), quem deve ser o neto ou filho do 1º. cientista que descreveu a celulose bacteriana. A cura foi tecnicamente qualificada como “cicatrização úmida” , mais eficiente e efetivamente “revolucionária”. Mais uma reinvenção da pólvora. Apresentei, oralmente (paper 15) [1] a maneira bem brasileira de abordar a celulose bacteriana e ainda, municiado pelos arquivos da BioFill Prod. Biotecnológicos S/A, de Curitiba, mostrei casos similares de tratamento de queimados e de outras injúrias dérmicas no 11th Symposium on Biotechnology for Fuels & Chemicals, em Colorado Springs, Colorado, USA, na tarde de 9 de maio de 1989. Uma década e meia depois, se dá “redescoberta” polaca. No mesmo evento, o consórcio Xylos Co / PDI também “vendeu” bem sua criação XCELL que além de curativo tem aplicações no campo aeroespacial (insulação).
(*) 1 nm (nanômetro) = 10-9 m (1 bilionésimo de metro)
Bibliografia
[1] J.D.Fontana et al (1991) “Nature of Plant Extract Stimulators in the Production of Acetobacter xylinum (“Tea Fungus”) Biofilm Used in Skin Therapy” Appl. Biochem. Biotechnol., 28/29, 341-351
[2] Fontana , J.D. et al. ., (1990) “Acetobacter Cellulose Pellicle as a Skin Temporary Substitute” Appl. Biochem. Biotechnol., 24/25, 253-264.
[3] J. D. FONTANA (Head Scientist) (1989″Bacterial Cellulose Comes to Market … Brazilian Company Sells Cellulose Wound Dressing”in: Bioprocessing Technology, vol. 11 (8), August 1989, 3p. Technical Insights, Inc., Fort Lee, NJ, USA