p Uma onda de impulso público está aumentando contra a crise dos plásticos à base de petróleo, que estão em nossos aterros sanitários, flutuando em nossos oceanos, e aparecendo em nosso ar e até em nossa comida. p Enquanto isso, em um laboratório de química da Colorado State University, algumas das melhores mentes da ciência do polímero estão trabalhando para encontrar o que consideram uma solução viável. Todos os dias, eles estão trabalhando em uma nova química para materiais sustentáveis ​​que podem competir com, e, eventualmente, até mesmo substituir, o difícil de reciclar, plásticos de commodities não degradáveis ​​que sobrecarregam nosso meio ambiente há décadas.

p Eugene Chen, professor do Departamento de Química, liderou um novo estudo que demonstra um caminho de catálise química para tornar uma classe existente de biomateriais - que já está ganhando impulso em ambientes industriais - ainda mais comercialmente viável e estruturalmente diversa. Os resultados são publicados na revista Ciência , e o artigo inclui o primeiro autor, Xiaoyan Tang, e os coautores de pós-graduação Andrea Westlie e Eli Watson.

p Plásticos biodegradáveis

p Nos últimos anos, Chen concentrou alguns dos esforços de seu laboratório em um conjunto de biomateriais chamados PHAs, ou polihidroxialcanoatos. Eles são uma classe de poliésteres, produzido por bactérias, que são biodegradáveis ​​em um grau não visto em plásticos comerciais. Eles superaram os bioplásticos "compostáveis" feitos de ácido polilático (PLA), degradando-se naturalmente nos oceanos e aterros sanitários, enquanto o PLA precisa ser compostado industrialmente. Alguns veem os PHAs como um farol no escuro, mundo cheio de plásticos, com empresas que já estão tentando criar uma indústria em torno desses materiais de base biológica.

p Mas os PHAs têm suas limitações. Eles são feitos em biorreatores onde comunidades de bactérias convertem matérias-primas de carbono biorrenováveis, como açúcares, na forma mais simples de PHA, chamado poli (3-hidroxibutirato), ou P3HB. Diferentes fontes de carbono e bactérias também podem produzir outros derivados de PHA. Essas configurações de biossíntese são atualmente caras, relativamente lento e prejudicado por sua limitada escalabilidade e produtividade.

p Em seu artigo na Science, Chen e seus colegas atacam essas limitações um por um, oferecendo um romance, via sintética química para fazer PHAs convencionais e novos com sintonizável, propriedades mecânicas e físicas. Essas são as mesmas características que tornaram os plásticos de petróleo tão onipresentes em nosso mundo.

p Método de polimerização

p Os químicos de polímeros da CSU relatam que sua nova metodologia de polimerização é habilitada por catalisadores que polimerizam diretamente um monômero de origem biológica chamado 8DL que existe em uma forma chamada estereoisômeros. A polimerização catalisada produz ordenadamente, cristalino, os chamados PHAs "estereosequenciados". No laboratório, os pesquisadores mostraram a ductilidade e tenacidade de seus materiais, e sua capacidade de ajustar a estrutura e função de seus materiais.

p "Queríamos resolver o problema do gargalo, "Disse Chen." Como podemos desenvolver o caminho da catálise química para essa classe fantástica de plásticos biodegradáveis ​​para que você tenha, basicamente, escalabilidade, produção rápida e capacidade de ajuste para fazer diferentes PHAs? … Essa foi a motivação. "

p Este trabalho se baseia em pesquisas publicadas anteriormente que apareceram em Nature Communications . Então, os pesquisadores usaram sua via de síntese química para fazer P3HB, um dos 150 biomateriais PHA. Mas P3HB é relativamente frágil, tornando-o impraticável para muitas aplicações de plásticos de petróleo de hoje.

p Chen enfatiza que não é um especialista em vias biossintéticas para a produção de PHAs. Contudo, seu laboratório está oferecendo a abordagem de catálise química tecnologicamente vantajosa para materiais PHA existentes e novos - que podem desempenhar um grande papel na solução da crise dos plásticos de nossa geração.