Nos últimos 100 anos, plásticos e polímeros mudaram a forma como o mundo funciona, de aviões e automóveis a computadores e telefones celulares - quase todos compostos de compostos à base de combustíveis fósseis. A descoberta da equipe de pesquisa da Florida State University de um novo plástico derivado da seiva de pinheiro tem o potencial de ser um trocador de jogo para novos materiais sustentáveis.

Professor Associado de Química e Bioquímica Justin Kennemur, o investigador principal do estudo detalhando a nova descoberta, disse que este foi um passo significativo na direção certa para novos plásticos e é uma descoberta que pode levar a vários novos materiais.

"O que sabemos atualmente é este vítreo, plástico termicamente estável pode ser derretido e moldado a uma temperatura mais alta e resfriado em um plástico rígido em temperatura ambiente, "Kennemur disse." Um dos próximos objetivos é aprender algumas das propriedades mecânicas desses polímeros. Contudo, este material tem muitas características estruturais que espelham os plásticos que usamos todos os dias, portanto, há uma promessa para uma infinidade de aplicativos. "

As descobertas da equipe foram publicadas no jornal Letras Macro ACS .

"Noventa e nove por cento dos plásticos hoje são produzidos a partir de combustíveis fósseis finitos com demanda crescente e disponibilidade geográfica limitada, "disse ele." Produzindo materiais a partir de recursos renováveis, e particularmente seiva de pinheiro, que pode ser colhida sem matar a árvore, é um esforço notável. "

Alfa-pineno, a molécula mais abundante produzida a partir da seiva do pinheiro, é notoriamente difícil de transformar em plástico, por isso atualmente tem usos limitados. É encontrado principalmente em produtos de limpeza e solventes à base de terebintina. Mark Yarolimek, um aluno de doutorado da FSU em química de polímeros que liderou o estudo, primeiro modificou sinteticamente o alfa-pineno para fazer o composto conhecido como delta-pineno.

"Eu coloco o alfa-pineno por meio de uma série de reações químicas, múltiplas purificações, e alguma tentativa e erro, que acabou tendo sucesso em convertê-lo em delta-pineno, "disse ele." Assim que obtivemos delta-pineno líquido purificado, Eu converti isso no plástico resultante, poli-delta-pineno, por meio de uma reação química final. "

Encadernador de Yarolimek e Urze, que atuou como pesquisador de graduação no projeto antes de se formar como bacharel em fisiologia do exercício em 2020, em seguida, realizou uma série de "polimerizações" - reações químicas para transformar pequenas moléculas líquidas em macromoléculas sólidas - para testar a eficácia dessa molécula em se tornar um plástico.

Esses testes incluíram a medição de quanto delta-pineno foi convertido em plástico em uma única reação, quão bem os pesquisadores podem controlar o crescimento da molécula, e como a variabilidade das condições afetou os materiais. Eles também caracterizaram as várias propriedades do material plástico, como a temperatura em que o polímero derrete e quanto calor ele pode suportar antes de se decompor, bem como explorar a estrutura molecular dos materiais.

Brianna Coia, um pesquisador graduado no Grupo Kennemur, analisou simultaneamente o delta-pineno para entender se ele possuía as propriedades termodinâmicas adequadas para sofrer a polimerização. Com recursos do FSU Research Computing Center, Coia realizou cálculos de teoria funcional de densidade, e seus resultados computacionais são paralelos aos achados experimentais de Yarolimek e Bookbinder.

Yarolimek disse converter essas moléculas de biomassa em novos plásticos de alto desempenho, como este, é essencial para continuar nosso modo de vida. A equipe já trabalhou com o Escritório de Comercialização FSU para registrar uma patente para o material que descobriu.

"Em vez de regredir ao século 18, quando o petróleo acaba, a mudança para plásticos de base biológica nos permitirá avançar no que vem a seguir, " ele disse.

Fazer novos plásticos de base biológica é apenas metade da conversa - a outra envolve o destino final do plástico, Kennemur disse. Para este material de alto desempenho, ter uma vida útil curta por ser biodegradável seria indesejável, mas ainda precisa de uma forma de ser reciclado. Isso pode significar o desenvolvimento de processos de decomposição por meio de um estímulo químico.

“Nossa pesquisa é investida em ambos. Fazemos novos materiais, mas também estamos investigando sua reciclabilidade química, "disse ele." Fizemos este novo plástico, mas isso é apenas o começo. Precisamos também aprender a desfazer o plástico e temos planos de começar a investigar isso. "

Kennemur disse que seus alunos pesquisadores merecem em grande parte o crédito pela descoberta, enquanto seu papel foi guiar seus esforços.

"Fazer parte desta equipe de pesquisa foi provavelmente uma das experiências mais educacionais e interessantes que tive durante meu tempo na FSU, "Encadernador disse." Na minha opinião, a experiência prática é a maneira mais envolvente de aprender e tem um efeito duradouro. Vou falar sobre a pesquisa e meu papel na experiência para o resto da minha vida. "