Quando começamos a usar plásticos há cerca de 70 anos, não se deu muita atenção - se é que houve alguma - às implicações de sua expectativa de vida e ao fato de que podem levar séculos para se decompor. Consequentemente, à medida que os plásticos se diversificaram e se tornaram mais fáceis de fabricar, o planeta está agora abrangendo cerca de 8,3 bilhões de toneladas dessas coisas - quase todos os pedaços de plástico já produzidos - sem tecnologia suficiente ou incentivos para encolher aquela pilha crescente. O plástico é mais barato e mais fácil de produzir e jogar fora do que reciclar.

Os pesquisadores da UC Santa Barbara, Susannah Scott e Mahdi Abu-Omar, estão prestes a mudar esse paradigma de décadas. Como? Com uma panela única, método catalítico de baixa temperatura que aumenta a velocidade do polietileno - um polímero encontrado em cerca de um terço de todos os plásticos produzidos, com um valor global de cerca de US $ 200 bilhões anuais - em moléculas alquilaromáticas de alto valor que são a base de muitos produtos químicos industriais e de consumo. Agregar valor ao que de outra forma se tornaria lixo poderia tornar a reciclagem de resíduos de plástico uma busca mais atraente e prática com um resultado ambientalmente benéfico.

"Aqui está uma solução potencial, "disse Scott, que com seus colegas publicou suas pesquisas na revista Ciência . Seu esforço, ela disse, é uma em uma lista crescente de possíveis medidas que podem ser tomadas para tornar o plástico linear, economia esbanjadora em uma mais sustentável, circular.

“Esta é uma demonstração do que pode ser feito, " ela disse.

Uma segunda vida para plásticos residuais

Não há como negar que a existência moderna deve muito aos plásticos, da embalagem que mantém os alimentos frescos, aos materiais estéreis usados ​​em aplicações médicas, para o barato, peças leves que entram em muitos de nossos preços acessíveis, bens duráveis.

"Há muitas coisas positivas sobre os plásticos que devemos ter em mente, "disse Scott, professor de química e de engenharia química na UC Santa Barbara, que detém a cadeira UCSB Mellichamp em Processamento Catalítico Sustentável. "Ao mesmo tempo, percebemos que existe um sério problema de fim de vida que é uma consequência não intencional. "

A propriedade que torna os plásticos tão úteis é também o que os torna tão persistentes, os pesquisadores explicaram. É sua inércia química - geralmente não reagem a outros componentes de seu ambiente. Tubos de plástico não enferrujam ou contaminam o abastecimento de água, garrafas de plástico podem armazenar produtos químicos cáusticos, revestimentos plásticos podem resistir a altas temperaturas.

"Você pode colocar um desses canos no solo e cem anos depois pode desenterrá-lo e é exatamente o mesmo cano e mantém sua água completamente segura, "Scott disse.

Mas essa qualidade de inércia também torna o plástico muito lento para quebrar naturalmente e muito intensivo em energia para fazê-lo artificialmente.

"Eles são feitos com carbono-carbono, e ligações carbono-hidrogênio, e são muito difíceis de reciclar quimicamente, "explicou o colega professor de engenharia química Abu-Omar, que é especialista em catálise de energia e detém a cadeira UCSB Mellichamp em Química Verde. Embora muito esforço de pesquisa tenha sido gasto em aprender como reduzir os plásticos aos seus componentes básicos para fins de sustentabilidade, o custo da energia "tem atormentado o campo por um longo tempo, "disseram os pesquisadores. Mesmo o benefício de converter esses blocos de construção em moléculas de alto valor é limitado quando é mais barato fazer o mesmo com o petróleo extraído.

"Por outro lado, se pudéssemos converter diretamente os polímeros nessas moléculas de valor mais alto e cortar completamente a etapa de alta energia de voltar a essas moléculas de blocos de construção, então temos um processo de alto valor com baixo consumo de energia, "Scott disse.

Essa linha de pensamento inovadora produziu um novo método catalítico tandem que não apenas cria moléculas alquilaromáticas de alto valor diretamente a partir de resíduos de plástico de polietileno, faz isso de forma eficiente, com baixo custo e baixo consumo de energia.

"Baixamos a temperatura da transformação em centenas de graus, "Scott disse. Métodos convencionais, de acordo com o jornal, requerem temperaturas entre 500 e 1000 ° C para quebrar as cadeias de poliolefina em pequenos pedaços e remontá-los em um produto de mistura de gás, líquido e coque, enquanto a temperatura ideal para este processo catalítico gira em torno de 300 ° C. A condição de reação relativamente suave ajuda a quebrar os polímeros de uma forma mais seletiva para a maioria das moléculas maiores dentro de uma faixa de lubrificante, os pesquisadores explicaram. "E, simplificamos o número de etapas do processo porque não estamos fazendo várias transformações, "Scott disse.

Além disso, o processo não requer solvente ou hidrogênio adicionado, apenas um catalisador de platina sobre alumina (Pt / Al2O3) para uma reação em tandem que quebra as ligações difíceis de carbono-carbono, e reorganiza o "esqueleto" molecular do polímero para formar estruturas com aqueles anéis de seis lados característicos - moléculas alquilaromáticas de alto valor que encontram amplo uso em solventes, tintas, lubrificantes, detergentes, produtos farmacêuticos e muitos outros produtos industriais e de consumo.

"Formar moléculas aromáticas a partir de pequenos hidrocarbonetos é difícil, "acrescentou o principal autor do jornal, Fan Zhang." Aqui, durante a formação de aromáticos a partir de poliolefinas, hidrogênio é formado como um subproduto e posteriormente usado para cortar as cadeias de polímero para tornar todo o processo favorável. Como resultado, temos alquilaromáticos de cadeia longa, e esse é o resultado fascinante. "

Este método representa uma nova direção no ciclo de vida dos plásticos, um em que os resíduos de polímeros podem se tornar valiosas matérias-primas em vez de acabar em aterros sanitários, ou pior, em cursos de água e outros habitats sensíveis.

"Este é um exemplo de ter um segundo uso, onde poderíamos fazer essas matérias-primas de forma mais eficiente e com melhor impacto ambiental do que fazê-las a partir do petróleo, "Disse Abu-Omar. Ainda é preciso fazer pesquisas para ver onde e como essa tecnologia seria mais eficaz, mas é uma estratégia que pode ajudar a mitigar o acúmulo de resíduos plásticos, recuperar seu valor e talvez reduzir nossa dependência do petróleo de onde vêm os plásticos.

"Nós cavamos um buraco no chão, nós produzimos, nós fazemos, nós usamos, nós jogamos fora, "Abu-Omar disse." Então, de certa forma, isso está realmente quebrando essa maneira de pensar. Há ciência interessante a ser feita aqui que nos levará a novas descobertas, novos paradigmas e novas maneiras de fazer química. "