Fibras de um derivado do milho, plástico biodegradável desenvolvido na Universidade de Nebraska-Lincoln. Pesquisadores de Nebraska e seus colegas demonstraram uma nova técnica para melhorar as propriedades do bioplástico que também pode agilizar sua fabricação, tornando-o mais competitivo com as contrapartes à base de petróleo. Crédito:Craig Chandler, Universidade de Nebraska-Lincoln
Apresentando uma etapa simples para a produção de derivados de plantas, o plástico biodegradável pode melhorar suas propriedades, ao mesmo tempo em que supera os obstáculos para fabricá-lo comercialmente, diz uma nova pesquisa da Universidade de Nebraska-Lincoln e da Universidade Jiangnan.
Essa etapa? Trazendo o calor.
Yiqi Yang de Nebraska e seus colegas descobriram que elevar a temperatura das fibras bio-plásticas para várias centenas de graus Fahrenheit, então, lentamente, permitindo que esfriem, melhorou muito a resistência normalmente sem brilho do bio-plástico ao calor e à umidade.
Sua abordagem térmica também permitiu que a equipe contornasse solventes e outros caros, técnicas demoradas normalmente necessárias para fabricar um bio-plástico comercialmente viável, o estudo relatou.
Yang disse que a abordagem pode permitir que os fabricantes de plástico derivado do milho - como uma fábrica da Cargill em Blair, Nebraska - para produzir continuamente o material biodegradável em uma escala que pelo menos se aproxime do plástico à base de petróleo, o padrão da indústria. Pesquisas recentes estimam que cerca de 90 por cento do plástico americano não é reciclado.
"Esta tecnologia limpa possibilita a produção em escala industrial de plásticos de base biológica comercializáveis, "relataram os autores.
Não é fácil ser verde
A abordagem usa ácido polilático, ou polilactídeo, um componente de plástico biodegradável que pode ser fermentado a partir de amido de milho, cana-de-açúcar e outras plantas. Embora a maioria dos plásticos seja feita de petróleo, polilactida surgiu como uma alternativa ambientalmente amigável.
No entanto, a suscetibilidade do polilactídeo ao calor e à umidade, particularmente durante o processo de fabricação, limitou seu uso em têxteis e outras indústrias. Em busca de maneiras de resolver o problema, pesquisadores descobriram há muito tempo que misturar moléculas de polilactídeo de imagem de espelho - geralmente chamadas de "L" e "D" - poderia produzir interações moleculares mais fortes e melhor desempenho do que usar apenas o L ou D sozinho.
Pesquisadores de Nebraska (da esquerda) Wei Li, Yiqi Yang e Bingnan Mu colaboraram com colegas na China para desenvolver um sistema mais robusto, fibra plástica biodegradável derivada de amido de milho. Crédito:Craig Chandler, University of Nebraska-Lincoln Convencionalmente preparadas fibras bioplásticas antes (canto superior esquerdo) e depois (canto inferior esquerdo) de serem expostas à umidade, em comparação com fibras tratadas termicamente antes (perto da direita) e depois (na extrema direita) do mesmo processo. Crédito:
Mas havia outro problema. Convencer uma proporção razoável das moléculas L e D a emparelhar permanentemente é difícil, muitas vezes forçando os pesquisadores a inventar esquemas de combinação de pessoas caros e complicados. Alguns dos mais comuns envolvem o uso de solventes ou outros agentes químicos cujo descarte pode causar problemas ambientais próprios.
"O problema é que as pessoas não conseguiam encontrar uma maneira de fazer funcionar para que você pudesse usá-lo em grande escala, "disse Yang, Charles Bessey Professor de engenharia de sistemas biológicos e de têxteis, merchandising e design de moda. “As pessoas usam solventes desagradáveis ou outros aditivos. Mas eles não são bons para a produção contínua.
"Não queremos dissolver os polímeros e depois tentar evaporar os solventes, e, em seguida, considere a possibilidade de reutilizá-los. Isso é muito caro (e) não realista. "
Esquentando
Yang e seus colegas decidiram buscar outra abordagem. Depois de misturar os grânulos de polilactídeo L e D e transformá-los em fibras, a equipe rapidamente os aqueceu até 400 graus Fahrenheit.
O bioplástico resultante resistiu ao derretimento em temperaturas mais de 100 graus mais altas do que os plásticos contendo apenas as moléculas L ou D. Ele também manteve sua integridade estrutural e resistência à tração depois de ser submerso em água a mais de 250 graus, aproximando as condições que os bioplásticos devem suportar quando são incorporados em têxteis tingidos.
A indústria têxtil produz cerca de 100 milhões de toneladas de fibras anualmente, Yang disse, o que significa que uma alternativa verde viável para a fabricação baseada no petróleo pode ser compensada tanto ambiental quanto financeiramente.
"Então, acabamos de usar uma forma barata que pode ser aplicada continuamente, que é uma grande parte da equação, "Yang disse." Você tem que ser capaz de fazer isso continuamente para ter uma produção em larga escala. Esses são fatores importantes. "
Embora a equipe tenha demonstrado produção contínua em menor escala no laboratório de Yang, ele disse que em breve aumentará para ilustrar ainda mais como a abordagem pode ser integrada aos processos industriais existentes.
