p Embora muitas cidades e oito estados tenham banido os plásticos de uso único, sacos e outras embalagens de polietileno ainda obstruem aterros sanitários e poluem rios e oceanos. p Um grande problema com a reciclagem de polietileno, que representa um terço de toda a produção de plástico em todo o mundo, é econômico:sacolas recicladas acabam em produtos de baixo valor, como decks e material de construção, fornecendo pouco incentivo para reutilizar os resíduos.

p Um novo processo químico desenvolvido na Universidade da Califórnia, Berkeley, converte o plástico de polietileno em um adesivo forte e mais valioso e pode mudar esse cálculo.

p "A visão é que você pegaria uma sacola plástica sem valor, e em vez de jogá-lo fora, onde termina em um aterro sanitário, você iria transformá-lo em algo de alto valor, "disse John Hartwig, o Henry Rapoport Chair em Organic Chemistry na UC Berkeley e líder da equipe de pesquisa. "Você não poderia pegar todo esse plástico reciclado - centenas de bilhões de libras de polietileno são produzidas a cada ano - e transformá-lo em um material com propriedades adesivas, mas se você pegar uma fração disso e transformá-la em algo de alto valor, que pode mudar a economia de transformar o resto em algo de menor valor. "

p Para a maioria dos plásticos, reciclar significa dividi-lo e transformá-lo em produtos genéricos, no processo de jogar fora muitas das propriedades meticulosamente projetadas no plástico original, como flexibilidade e facilidade de processamento. E embora novos métodos de reciclagem possam quebrar os plásticos em seus constituintes químicos para uso como combustíveis ou lubrificantes, esses produtos, também, são de baixo valor e podem ser ambientalmente questionáveis ​​- outro combustível fóssil para queimar - ou ter uma vida útil curta.

p Para tornar a reciclagem mais atraente, pesquisadores e a indústria de plásticos têm procurado maneiras de "aumentar o ciclo" - isto é, converta o plástico reciclado em algo mais valioso e duradouro.

p O processo químico que Hartwig e seus colegas desenvolveram mantém muitas das propriedades originais do polietileno, mas adiciona um grupo químico ao polímero que o faz grudar no metal:algo que o polietileno normalmente faz mal. Sua equipe mostrou que o polietileno modificado pode até ser pintado com látex à base de água. O látex remove facilmente o polietileno de baixa densidade padrão, referido como LDPE.

p O artigo que descreve este processo será publicado online em 17 de dezembro na revista Chem e aparecerá na edição impressa de janeiro.

p "Podemos melhorar a adesão, ao mesmo tempo em que preserva todas as outras características do polietileno que a indústria considera tão úteis, "disse o co-autor Phillip Messersmith, a classe de 1941 Professor nos departamentos de bioengenharia e ciência de materiais e engenharia da UC Berkeley. "A processabilidade, a estabilidade térmica e as propriedades mecânicas parecem estar intactas enquanto aumentam a adesão. Isso é complicado de fazer. É aí que realmente temos algumas coisas interessantes para mostrar. "

p Embora o processo ainda não seja econômico para uso industrial, Hartwig acredita que pode ser melhorado e pode ser o ponto de partida para adicionar outras propriedades além da aderência. O sucesso também sugere que outros catalisadores podem funcionar com outros tipos de plásticos, como o polipropileno encontrado em garrafas plásticas recicladas, para produzir produtos de alto valor que sejam economicamente atraentes.

p Ajustando cadeias de hidrocarbonetos

p Hartwig é especializada em projetar novos processos catalíticos - neste caso, adicionar pequenas unidades químicas a grandes cadeias de hidrocarbonetos, ou polímeros, em lugares muito específicos - para criar "polímeros funcionalizados" com propriedades novas e úteis. Essas reações são difíceis, porque o principal argumento de venda dos plásticos é que eles são resistentes a reações químicas.

p Para este projeto, ele queria ver se poderia adicionar um grupo hidroxila - oxigênio ligado ao hidrogênio, ou OH - em uma pequena fração das ligações carbono-hidrogênio ao longo da cadeia de polietileno.

p "O polietileno geralmente tem entre 2, 000 e 10, 000 carbonos em uma cadeia, com dois hidrogênios em cada carbono - realmente, é um oceano de grupos CH2, chamados metilenos, "ele disse." Nós mergulhamos na literatura para procurar o catalisador mais ativo que pudéssemos encontrar para funcionalização de uma posição de metileno. "

p O catalisador teria que funcionar em altas temperaturas, uma vez que o plástico reciclado sólido tem que ser derretido. Também, teria que funcionar em um solvente não polar, e, portanto, capaz de se misturar com polietileno, que é apolar. Este é um dos motivos pelos quais ele não adere aos metais, que são polares, ou cobrado.

p Hartwig e o associado de pós-doutorado Liye Chen estabeleceram-se com um catalisador à base de rutênio (porfirina de rutênio polifluorada) que satisfazia esses requisitos e também poderia adicionar grupos OH à cadeia de polímero sem o hidroxil altamente reativo separando a cadeia de polímero.

p A reação, surpreendentemente, produziu um composto de polietileno que adere firmemente ao metal de alumínio, presumivelmente por meio das moléculas OH fixadas ao longo da cadeia de hidrocarbonetos do polietileno. Para entender melhor a adesão, Chen se juntou a Katerina Malollari, um estudante de graduação no laboratório de Messersmith, que se concentra em tecidos biológicos com propriedades adesivas, em particular, uma cola produzida por mexilhões.

p Chen e Malollari descobriram que adicionar uma porcentagem relativamente pequena de álcool ao polímero aumentou a adesão em 20 vezes.

p "A catálise introduziu mudanças químicas em menos de 10% do polímero, ainda melhorou dramaticamente sua capacidade de aderir a outras superfícies, "Messersmith disse.

p Fazer o polietileno aderir às coisas - incluindo tinta látex - abre muitas oportunidades, ele adicionou. Os encaixes artificiais do quadril e os implantes de joelho costumam integrar o polietileno com componentes de metal e podem ser feitos para aderir melhor ao metal. O polietileno funcionalizado pode ser usado para revestir fios elétricos, fornecem a cola que cola outros polímeros - em caixas de leite, por exemplo - ou fazer compostos mais duráveis ​​de plástico e metal, como em brinquedos.

p "O utilitário aqui está sendo capaz de apresentar esses grupos funcionais, que ajudam a resolver muitos problemas de longa data na adesão do polietileno:adesão do polietileno a outro polietileno ou a outros polímeros, bem como ao metal, "Messersmith disse.

p Hartwig prevê mais oportunidades para funcionalização de polímeros complexos, incluindo o plástico mais comum, polipropileno.

p "Somos um dos únicos grupos em qualquer lugar que tem sido capaz de introduzir seletivamente um grupo funcional para polímeros de hidrocarbonetos de cadeia longa, "disse ele." Outras pessoas podem quebrar as correntes, e outros podem ciclizar as correntes, mas realmente introduzir um grupo funcional polar nas cadeias é algo que ninguém mais foi capaz de fazer. "