Os retardadores de chama estão presentes em milhares de itens de uso diário, de roupas a móveis e eletrônicos. Embora essas substâncias possam ajudar a prevenir lesões e mortes relacionadas ao fogo, eles podem ter efeitos nocivos para a saúde humana e o meio ambiente. De particular preocupação são aqueles conhecidos como organohalogênios, que são derivados do petróleo. Hoje, cientistas relatam potencialmente menos tóxico, retardadores de chama biodegradáveis ​​de uma fonte improvável:plantas.

Os pesquisadores apresentarão seus resultados no Encontro e Exposição Nacional do Outono de 2019 da American Chemical Society (ACS).

"Os melhores produtos químicos retardantes de chama são os compostos organohalogênicos, particularmente aromáticos bromados, "diz Bob Howell, Ph.D., investigador principal do projeto. "O problema é, quando você joga itens fora, e eles vão para um aterro sanitário, essas substâncias podem contaminar o meio ambiente. "

A maioria dos retardadores de chama organohalogênicos são muito estáveis. Microorganismos no solo ou na água não podem degradá-los, então eles persistem por muitos anos no meio ambiente, trabalhando seu caminho até a cadeia alimentar. Além disso, alguns dos compostos podem migrar dos itens aos quais são adicionados, como eletrônicos, e entrar na poeira doméstica. Embora os efeitos na saúde da ingestão ou respiração de retardantes de chama de organohalogênio sejam amplamente desconhecidos, alguns estudos sugerem que podem ser prejudiciais, levando a Califórnia a proibir as substâncias em produtos infantis, colchões e móveis estofados em 2018.

"Vários retardadores de chama não estão mais disponíveis devido a preocupações com a toxicidade, então há uma necessidade real de encontrar novos materiais que, 1, não são tóxicos e não persistem, e dois, não confie no petróleo, "Diz Howell. Sua solução foi identificar compostos de plantas que poderiam ser facilmente convertidos em retardadores de chama adicionando átomos de fósforo, que são conhecidos por extinguir as chamas. "Estamos fazendo compostos que são baseados em fontes biológicas renováveis, "ele diz." Muitas vezes eles não são tóxicos; alguns são até ingredientes alimentares. E são biodegradáveis ​​- os organismos estão acostumados a digeri-los. "

Para fazer seus compostos derivados de plantas, Howell e colegas do Centro para Aplicações em Ciência de Polímeros da Central Michigan University começaram com duas substâncias:ácido gálico, comumente encontrado em frutas, nozes e folhas; e 3, Ácido 5-dihidroxibenzóico de trigo sarraceno. Usando uma reação química bastante simples, os pesquisadores converteram grupos hidroxila nesses compostos em ésteres de fósforo retardadores de chama. Então, a equipe adicionou os vários ésteres de fósforo individualmente a amostras de uma resina epóxi, um polímero frequentemente usado em eletrônica, automóveis e aeronaves, e examinou as propriedades dos diferentes ésteres com vários testes.

Em um desses testes, os pesquisadores mostraram que os novos retardadores de chama podem reduzir fortemente a taxa de liberação de calor de pico da resina epóxi, que reflete a intensidade da chama e a rapidez com que vai se espalhar. As substâncias derivadas de plantas tiveram um desempenho tão bom quanto muitos retardadores de chama organohalogênicos no mercado. "De fato, eles podem ser melhores, "Diz Howell." Como o ácido gálico tem três grupos hidroxila dentro da mesma molécula que podem ser convertidos em ésteres de fósforo, você não precisa usar tanto aditivo, o que reduz o custo. "

Os pesquisadores também estudaram como os novos compostos apagam as chamas, descobrir que o nível de oxigenação no átomo de fósforo determinou o modo de ação. Compostos com alto nível de oxigenação (fosfatos) decompostos em uma substância que promoveu a formação de carvão na superfície do polímero, matando de fome a chama do combustível. Em contraste, compostos com baixo nível de oxigenação (fosfonatos) decompostos em espécies que eliminaram os radicais promotores da combustão.

A equipe de Howell ainda não realizou testes de toxicidade, mas ele diz que outros grupos fizeram esses estudos em compostos semelhantes. "Em geral, compostos de fósforo são muito menos prejudiciais do que os organohalogênios correspondentes, "ele observa. Além disso, as substâncias derivadas de plantas não são tão voláteis e são menos propensas a migrar dos itens para a poeira doméstica. Howell espera que os novos retardantes de chama atraiam a atenção de uma empresa que poderia ajudar a trazê-los para o mercado, ele diz.