O Instituto de Pesquisa de Tecnologia Química da Coreia (KRICT) desenvolveu um biopolicarbonato que foi monopolizado pelo Japão, e abriu a possibilidade de comercialização de biopolicarbonato.

O bio-policarbonato é um bio-plástico ecológico que pode substituir o policarbonato convencional, que contém a substância causadora do hormônio ambiental, bisfenol A (BPA). Até agora, A Mitsubishi Chemical Corp. do Japão é a única empresa a comercializar com sucesso a produção de biopolicarbonato.

Dr. Jeyoung Park, Dr. Dongyeop Oh, e o Dr. Sung Yeon Hwang, do Centro de Pesquisa para Química de Base Bio da KRICT, utilizou os componentes vegetais de isossorbida e nanocelulose para desenvolver o biopolicarbonato.

O BPA é uma substância petroquímica e um hormônio ambiental que causa desregulações endócrinas e complicações metabólicas. É usado principalmente em policarbonato, e o uso desta substância é proibido em garrafas de leite e cosméticos na Coréia. Também é usado em papéis de recibo e nos materiais de revestimento de alimentos enlatados.

Por essa razão, o biopolicarbonato tem recebido atenção como alternativa ao policarbonato contendo BPA. Contudo, é difícil satisfazer simultaneamente a viabilidade econômica e o alto desempenho mecânico dos plásticos com ingredientes de plantas em geral. O KRICT superou esse problema com a combinação de isossorbida e nanocelulose, e conseguiu produzir biopolicarbonato que supera o policarbonato à base de petróleo.

Isossorbida, um composto ecológico derivado da glicose, não apenas melhora as propriedades mecânicas do polímero incorporado, mas também possui boas propriedades ópticas e resistentes aos raios ultravioleta devido à sua estrutura molecular única.

A equipe de pesquisa aplicou o princípio de "semelhante dissolve semelhante", onde compostos semelhantes se misturam melhor. Isossorbide bem misturado com nanocelulose como um agente de reforço derivado de bio porque ambas as substâncias são hidrofílicas e têm uma estrutura semelhante. Então, foi realizado o processo de polimerização do plástico nanocompósito. A nanocelulose bem dispersa agiu como um vergalhão de metal no concreto e, portanto, maximizou a resistência do bioplástico.

Dr. Jeyoung Park de KRICT disse:"Queríamos quebrar o estereótipo de que o bio-plástico tem propriedades mecânicas inferiores e é caro." Dr. Park continuou, "Por meio da interação sinérgica entre os ingredientes à base de plantas, pudemos desenvolver um bioplástico superior ao plástico de petróleo. "Como resultado, melhorou significativamente as propriedades físicas do bioplástico, como resistência e transparência, que foram apontados como limitações dos bioplásticos em geral.

O biopolicarbonato desenvolvido exibiu uma resistência à tração (quão forte é o material) de 93 MPa. Esta é a medição mais alta até hoje entre o petróleo e os biopolicarbonatos existentes. A resistência à tração do policarbonato de petróleo varia de 55 - 75 MPa, enquanto a resistência à tração do biopolicarbonato da empresa japonesa Mitsubishi Chemical Corp. é de 64-79 MPa.

A transmitância de luz, que representa a transparência do plástico, foi medido em 93%. Isso é devido à cristalinidade suprimida através da nanocelulose dispersa, e o resultado é muito superior ao policarbonato de petróleo disponível no mercado. Isso é notável porque a maioria dos nanocompósitos tem uma transparência reduzida porque os agregados não uniformes espalham a luz. Além disso, não há risco de descoloração, mesmo após exposição prolongada aos raios ultravioleta, uma vez que não há anéis de benzeno nos biopolicarbonatos, ao contrário de policarbonatos de petróleo.

Consequentemente, o biopolicarbonato pode ser usado como um material industrial para aplicações, incluindo tetos solares de automóveis, faróis, barreiras acústicas transparentes em rodovias, e exteriores de eletrônicos, como smartphones. Espera-se, portanto, que o material seja uma alternativa viável aos policarbonatos existentes.

Também, a baixa toxicidade do material foi verificada por meio de testes inflamatórios in vivo em animais usando um modelo de rato, apoiar o potencial do material para aplicações biomédicas. A injeção do polímero no tecido subcutâneo foi conduzida para testar a presença de inflamação, e um nível de toxicidade de 1, de um intervalo de 0 a 5, foi medido (a toxicidade é mais baixa quando o valor se aproxima de 0).

Dr. Dongyeop Oh de KRICT disse, "Um resultado de baixa toxicidade foi obtido a partir do teste inflamatório in vivo usando um rato. O nível de toxicidade é seguro para bebês e crianças colocarem na boca, o que significa que os materiais podem ser usados ​​para fins médicos em coisas como implantes e ossos artificiais, assim como brinquedos, garrafas de leite, e carrinhos de bebê. "

The market size of petroleum polycarbonate based on the current production is about 5 million tons annually and the bio-polycarbonate annual production capacity of Mitsubishi Chemical Corp. is approximately 20, 000 toneladas. Although the bio-polycarbonate market is still in its infancy, the transition to commercialization due to this accomplishment is expected to contribute to domination of the bio-plastic market in the future.

This research achievement entitled "Preparation of synergistically reinforced transparent bio-polycarbonate nanocomposites with highly dispersed cellulose nanocrystals" was featured on the front cover of the October issue of Química verde of the Royal Society of Chemistry, which is the highest authority in the field of green chemistry, and it was simultaneously selected as a Hot Article of 2019.

KRICT Bio-based Chemistry Research Center Director Dr. Hwang Sung Yeon explained, "Fear of plastics is growing because of issues like plastic waste and chemophobia, but plastics have become an essential part of everyday life, so we will develop bio-plastics that people can use without fear."