Um material projetado por engenheiros químicos do MIT pode reagir com o dióxido de carbono do ar, crescer, fortalecer, e até mesmo se consertar. O polímero, que um dia pode ser usado como material de construção ou reparo ou para revestimentos de proteção, converte continuamente o gás de efeito estufa em um material à base de carbono que se auto-reforça.

A versão atual do novo material é uma substância semelhante a um gel sintético que executa um processo químico semelhante ao modo como as plantas incorporam dióxido de carbono do ar em seus tecidos em crescimento. O material pode, por exemplo, ser feito em painéis de uma matriz leve que pode ser enviada para um canteiro de obras, onde eles endureceriam e solidificariam apenas com a exposição ao ar e à luz do sol, economizando energia e custos de transporte.

A descoberta é descrita em um artigo na revista Materiais avançados , pelo professor Michael Strano, pós-doutorado Seon-Yeong Kwak, e outros oito no MIT e na Universidade da Califórnia em Riverside

"Este é um conceito completamente novo na ciência dos materiais, "diz Strano, o Carbon C. Dubbs Professor de Engenharia Química. "O que chamamos de materiais fixadores de carbono ainda não existe hoje" fora do reino biológico, ele diz, descrevendo materiais que podem transformar o dióxido de carbono do ar ambiente em um sólido, forma estável, usando apenas o poder da luz solar, assim como as plantas.

Desenvolver um material sintético que não só evite o uso de combustíveis fósseis para sua criação, mas na verdade consome dióxido de carbono do ar, tem benefícios óbvios para o meio ambiente e o clima, apontam os pesquisadores. “Imagine um material sintético que pudesse crescer como árvores, retirando o carbono do dióxido de carbono e incorporando-o na espinha dorsal do material, "Strano diz.

O material que a equipe usou nesses experimentos iniciais de prova de conceito fez uso de um componente biológico - cloroplastos, os componentes de aproveitamento de luz dentro das células vegetais, que os pesquisadores obtiveram de folhas de espinafre. Os cloroplastos não estão vivos, mas catalisam a reação do dióxido de carbono à glicose. Os cloroplastos isolados são bastante instáveis, o que significa que eles tendem a parar de funcionar após algumas horas quando removidos da planta. Em seu jornal, Strano e seus colegas de trabalho demonstram métodos para aumentar significativamente a vida útil catalítica dos cloroplastos extraídos. Em trabalho contínuo e futuro, o cloroplasto está sendo substituído por catalisadores de origem não biológica, Strano explica.

O material que os pesquisadores usaram, uma matriz de gel composta por um polímero feito de aminopropil metacrilamida (APMA) e glicose, uma enzima chamada glicose oxidase, e os cloroplastos, torna-se mais forte à medida que incorpora o carbono. Ainda não é forte o suficiente para ser usado como material de construção, embora possa funcionar como um enchimento de rachaduras ou material de revestimento, dizem os pesquisadores.

A equipe desenvolveu métodos para produzir materiais deste tipo por tonelada, e agora está se concentrando na otimização das propriedades do material. Aplicações comerciais, como revestimentos de autocura e preenchimento de rachaduras, são realizáveis ​​a curto prazo, eles dizem, Considerando que avanços adicionais na química da espinha dorsal e ciência dos materiais são necessários antes que os materiais de construção e compostos possam ser desenvolvidos.

Uma das principais vantagens de tais materiais é que eles se auto-reparariam mediante exposição à luz solar ou alguma iluminação interna, Strano diz. Se a superfície estiver arranhada ou rachada, a área afetada cresce para preencher as lacunas e reparar os danos, sem exigir qualquer ação externa.

Embora tenha havido um grande esforço para desenvolver materiais de autocura que possam imitar essa capacidade dos organismos biológicos, os pesquisadores dizem, todos eles exigiram uma entrada externa ativa para funcionar. Aquecimento, Luz UV, estresse mecânico, ou tratamento químico foram necessários para ativar o processo. Por contraste, esses materiais não precisam de nada além de luz ambiente, e eles incorporam massa de carbono na atmosfera, que é onipresente.

O material começa como um líquido, Kwak diz, adicionando, "é emocionante vê-lo começar a crescer e se agrupar" em uma forma sólida.

"A ciência dos materiais nunca produziu nada assim, "Strano diz." Esses materiais imitam alguns aspectos de algo vivo, mesmo que não esteja se reproduzindo. "Como a descoberta abre uma ampla gama de possíveis pesquisas de acompanhamento, o Departamento de Energia dos EUA está patrocinando um novo programa dirigido por Strano para desenvolvê-lo ainda mais.

"Nosso trabalho mostra que o dióxido de carbono não precisa ser apenas um fardo e um custo, "Strano diz." É também uma oportunidade a este respeito. Existe carbono por toda parte. Construímos o mundo com carbono. Os humanos são feitos de carbono. Fazer um material que pode acessar o carbono abundante ao nosso redor é uma oportunidade significativa para a ciência dos materiais. Desta maneira, nosso trabalho é fazer materiais que não sejam apenas neutros em carbono, mas carbono negativo. "

Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.