Como a IA Pode Transformar a Extração de Compostos Valiosos de Plantas

A medicina mais antiga conhecida pelo homem eram as plantas com compostos ativos que ajudam a aliviar a dor, reduzir a febre, combater doenças, etc. Até hoje, a farmacobotânica é um campo muito importante da medicina moderna, e moléculas raras são regularmente encontradas em plantas comuns e menos comuns para desenvolver novas terapias.

Um problema é que esses compostos podem ser medicamente poderosos, mas estão presentes em pequenas quantidades na planta, ou a planta é difícil de cultivar. Em ambos os casos, isso significa que o medicamento resultante pode ser muito caro, especialmente quando não há uma forma viável de sintetizar quimicamente o composto de interesse.

Assim, qualquer melhoria que otimize a extração de moléculas ativas das plantas pode ter enormes implicações econômicas e médicas.

Uma equipe de pesquisadores iranianos da Islamic Azad University, da Tarbiat Modares University e da Isfahan University of Technology usou IA para otimizar a extração de compostos valiosos com CO₂ supercrítico. Eles publicaram suas descobertas na CO2 Utilization¹, sob o título “Intensificação de processo sustentável baseada em CO₂ para a extração do óleo essencial de Nepeta crispa usando CO₂ supercrítico assistido por ultrassom: Otimização e modelagem de aprendizado de máquina”.

Extraindo a Farmacopeia de Plantas

Uma ampla variedade de ervas e plantas aromáticas, devido às suas propriedades e benefícios valiosos, que são em grande parte atribuídos aos seus óleos essenciais, encontrou extensas aplicações nas indústrias farmacêutica, alimentícia, cosmética, de tintas e química. Óleos essenciais são componentes voláteis compostos por misturas químicas complexas contendo vários tipos de moléculas.

Técnicas tradicionais para a extração de óleos essenciais de materiais vegetais, como hidrodestilação, destilação a vapor e extração baseada em solventes orgânicos, sofrem de várias limitações inerentes:

• Potencial contaminação dos produtos extraídos resultante do uso de solventes orgânicos.
• A necessidade de remoção subsequente do solvente.
• Toxicidade e inflamabilidade do solvente.
• Altos custos operacionais e consumo significativo de energia para alcançar rendimentos aceitáveis.

Nos últimos anos, a extração assistida por ultrassom (UAE) tem atraído muita atenção por seus resultados superiores (rendimentos, uso de solvente, velocidade) através da cavitação acústica, que rompe as paredes celulares das plantas e facilita a liberação de compostos bioativos e óleos essenciais.

Entretanto, fluidos supercríticos (SCFs), com atenção especial ao dióxido de carbono supercrítico (SC-CO₂), têm sido cada vez mais reconhecidos como uma alternativa eficaz aos meios de extração convencionais.

Um fluido supercrítico é uma substância que é pressurizada acima de um ponto onde as fases líquida e gasosa distintas desaparecem. Portanto, tecnicamente é um gás, mas na maioria das vezes se comporta como um líquido.

Entre as vantagens do CO₂ estão sua não explosividade, não toxicidade, baixo custo, não inflamabilidade e não corrosividade. Ele também preserva a integridade natural dos compostos bioativos e pode proporcionar alta seletividade na extração através do controle preciso de pressão e temperatura.

Otimização da Extração Baseada em CO₂ Supercrítico

A eficiência real da extração com CO₂ supercrítico depende de uma ampla gama de fatores, incluindo pressão, tempo de extração, volume do co‑solvente, temperatura, tamanho das partículas e taxa de fluxo de CO₂. Assim, encontrar a configuração ideal para um determinado composto em uma planta específica pode ser bastante difícil e tem, até agora, sido tanto uma arte quanto uma ciência.

Modelos estatísticos e matemáticos podem ajudar, mas são complexos de projetar na prática.

Para otimizar esse método, os pesquisadores usaram um algoritmo de aprendizado de máquina chamado ANFIS (Sistema de Inferência Neuro‑Fuzzy Adaptativo) e o algoritmo Particle Swarm Optimization (PSO).

Aperfeiçoando a Extração com CO₂ & IA

Seleção de Plantas & Testes

Nepeta crispa foi a planta escolhida como teste pelos pesquisadores. Diversas espécies de Nepeta possui um amplo espectro de atividades biológicas, como efeitos antibacterianos, antivirais e antifúngicos. Na medicina tradicional, N. crispa tem sido utilizada como remédio antitússico, antiespasmódico, diurético, diafórico, anti‑asmático, emenagogo e sedativo.

Fonte: WorldPlant

Os pesquisadores comparam a extração de compostos ativos desta planta por 3 métodos diferentes:

• SC-CO₂ sob condições ótimas
• Hidrodestilação
• Extração assistida por ultrassom

19 compostos químicos foram identificados, constituindo 97‑99% do total de óleos essenciais extraídos, com o CO₂ supercrítico sendo o método mais produtivo, com um rendimento de extração quase perfeito. A composição geral e o perfil qualitativo dos óleos essenciais foram comparáveis entre todas as técnicas.

Fonte: CO2 Utilization

Construindo & Testando o Modelo de IA

Várias configurações envolvendo diferentes tipos e números de variáveis de entrada (temperatura, pressão, taxa de fluxo de massa e volume do co‑solvente), com o ANFIS empregando retropropagação e algoritmos híbridos para otimizar sistemas neuro‑fuzzy.

Fonte: CO2 Utilization

No geral, a temperatura não impactou muito a extração, enquanto a pressão e a taxa de fluxo de CO₂ foram mais importantes, e a adição de um co‑solvente (etanol) também foi importante.

Para verificar se o modelo que prediz a extração de CO₂ supercrítico era preciso, os cientistas o testaram contra múltiplos experimentos. A previsão de rendimento da extração foi, em cada caso, quase perfeitamente correspondente aos resultados experimentais.

As condições operacionais ótimas para o processo foram encontradas como pressão de 34 MPa, temperatura de 112 °F / 44,8 °C, taxa de fluxo de massa de 1,1 g/min e volume de co‑solvente de 370 µL.

O Futuro da Utilização de Recursos

Este estudo é um entre muitos exemplos de como até sistemas de IA relativamente simples podem ser usados para aplicações de nicho com importantes implicações. Por exemplo, neste caso, a otimização da extração de moléculas medicinais de plantas, potencialmente levando a terapias novas ou mais baratas, ao mesmo tempo que reduz o impacto ecológico das extrações de recursos ao utilizar recursos renováveis e não poluentes.

À medida que esses sistemas escalam, o potencial econômico pode se estender além da própria extração botânica, criando oportunidades para fornecedores de gases industriais, empresas de engenharia de processos, provedores de automação e empresas de IA que ajudam os fabricantes a reduzir custos e melhorar a produtividade.

O CO₂ supercrítico também tende a ser usado cada vez mais, por exemplo, o inovador teste da turbina de CO₂ supercrítico “Chaotan One” na China, substituindo o vapor supercrítico tradicional por CO₂ para melhorar radicalmente a produção de energia da turbina.

Investindo em Aplicações Industriais de CO₂

Linde Plc

Linde é uma das maiores empresas de gases industriais do mundo, ao lado de concorrentes como Air Products and Chemicals (APD )  (siga o link para nosso relatório sobre essa empresa), com até US$ 34 bilhões em vendas em 2025. Foi fundada na Alemanha em 1879 e fundiu‑se com outro gigante do setor, Praxair, em 2018.

Hoje, a Linde atua na produção de gases puros extraídos da atmosfera, incluindo gases raros, bem como gases produzidos por indústrias como GNL (hélio), hidrocarbonetos (etileno, propano, CO, CO₂), além da produção de hidrogênio.

Fonte: Linde

As vendas são dominadas geograficamente pelas Américas (45% das vendas) e pela região EMEA (25%). Como quase todo processo industrial requer esses gases, a base de clientes da Linde é muito diversificada, com as maiores indústrias atendidas sendo química & energia (21% das vendas), manufatura (21%), saúde (17%) e mineração (13%).

Dependendo do gás e do cliente, a Linde produz diretamente no local industrial usando esses gases ou em instalações centralizadas e depois os transporta ao usuário final.

Fonte: Linde

Gases industriais é um setor onde escala é uma vantagem competitiva durável, pois ajuda a empresa a acumular uma reputação de confiabilidade (entregas rápidas, suprimento reativo) e reduzir custos de capital e despesas de P&D em um volume de produção maior e rede de distribuição extensa.

Tanto o hidrogênio verde quanto a captura de carbono são oportunidades de maior crescimento para a empresa do que apenas o crescimento da produção industrial global, pois oferecem novos caminhos onde pode expandir no setor de energia.

Fonte: Linde

Últimas Notícias e Desenvolvimentos das Ações da Linde (LIN)

Estudo Referenciado

^{1. Mitra Amani, Nedasadat Saadati Ardestani, Seyyed Mohammad Ghoreishi. Intensificação de processo sustentável baseada em CO₂ para a extração do óleo essencial de Nepeta crispa usando CO₂ supercrítico assistido por ultrassom: Otimização e modelagem de aprendizado de máquinag. CO2 Utilization. 10 julho de 2026. Artigo: 103519. Volume: Volume 110. 10.1016/j.jcou.2026.103519}