O mais recente desenvolvimento em bioplásticos de um professor da Universidade de Akron (UA) tem o potencial de dar passos importantes em sustentabilidade para os plásticos do futuro.

No laboratório do Dr. Shi-Qing Wang na Escola de Ciência e Engenharia de Polímeros da UA, a equipe está se concentrando em pesquisas que apresentam estratégias eficazes para transformar polímeros frágeis em materiais resistentes e flexíveis. Por exemplo, o grupo produziu recentemente um protótipo de copo de poli (ácido lático) (PLA) que é transparente, super resistente e não encolhe quando enchido com água fervente.

"Os plásticos se tornaram uma parte essencial de nossas vidas diárias, embora a maioria não possa ser reciclada e, portanto, se acumule em aterros sanitários, "diz Wang, que atualmente atua como Professor de Ciência do Polímero Kumho. "Algumas alternativas biodegradáveis ​​/ compostáveis ​​promissoras, como PLA, normalmente não são fortes o suficiente para substituir os polímeros tradicionais baseados em combustíveis fósseis como o poli (tereftalato de etileno) (PET) porque esses materiais sustentáveis ​​são frágeis. "

Dr. Ramani Narayan, distinto professor do Departamento de Engenharia Química e Ciência dos Materiais da Michigan State University, e renomado cientista no espaço dos bioplásticos, afirma que a pesquisa de Wang tem potencial para ser um avanço no mercado de PLA.

"PLA é o polímero 100% de base biológica e totalmente compostável mais importante do mundo, "diz Narayan." Mas tem baixa dureza e baixa temperatura de distorção pelo calor. Ele amolece e colapsa estruturalmente em torno de 140 graus Fahrenheit, tornando-o inutilizável em muitas aplicações de embalagem de alimentos quentes e recipientes descartáveis. A pesquisa do Dr. Wang pode ser uma tecnologia disruptiva porque seu protótipo de copo PLA é resistente, transparente, e ainda rígido para conter água fervente. "

Wang, que lecionou na UA por 20 anos, tem tentado estabelecer uma base de conhecimento para compreender a relação de propriedade de estrutura de processamento para vários plásticos e aplicar os conhecimentos mais recentes para lidar com a fragilidade notória de PLA.

Para explicar a ciência por trás de como seu protótipo de copo PLA é capaz de ganhar ductilidade e alcançar resistência ao calor, Wang usa a analogia do espaguete cozido. Se o PLA fundido for ampliado em um milhão de vezes, cada molécula em forma de cadeia pareceria um fio de espaguete, muitos metros de comprimento. Para termoplásticos (incluindo PLA) serem resistentes, é importante que a cristalização não remova ou interrompa o entrelaçamento dos "fios de espaguete".

Wang chama essa estrutura entrelaçada de "rede em cadeia". É por meio dessa estrutura que qualquer pessoa pode pegar quase todos os fios de espaguete de uma tigela com um par de pauzinhos. Esta rede de cadeia, quando devidamente manipulado, garante que o copo de bebida PLA seja mecanicamente forte sem cristalização. Mas esse copo comercial colapsa quando água fervente é despejada nele. "Copos feitos de PLA normalmente cristalizado podem conter água fervente, mas são terrivelmente quebradiços e opacos, "disse Wang.

Ao investigar a origem da ductilidade em polímeros semicristalinos, O grupo de pesquisa de Wang descobriu uma maneira de limitar os cristais a escalas nanoscópicas em PLA, preservando a rede, resultando no claro, copo duro e resistente ao calor. Essa xícara transparente pode conter chá e café quentes e pode substituir a maioria das xícaras de plástico para bebidas no mercado.

"O impacto de nosso novo entendimento poderia finalmente estimular o mercado de PLA a crescer exponencialmente, "diz Wang.