p Para sintetizar plástico, pequenas moléculas de monômero precisam ser amarradas juntas como contas em um colar, criando longas cadeias de polímero. p Contudo, nem todos os plásticos - ou seus polímeros - são criados iguais. Quanto mais longo e mais forte for o polímero, mais durável é o material.

p Os pesquisadores da Cornell pegaram um monômero mediano e, usando um catalisador especial, eles criaram um polímero mais resistente que pode formar longas cadeias. O polímero pode então ser facilmente despolimerizado de volta ao estado de monômero com um catalisador ácido, resultando em um termoplástico quimicamente reciclável que compete com os plásticos mais populares, polietileno e polipropileno.

p O papel da equipe, "Termoplásticos quimicamente recicláveis ​​de polimerização de desativação reversível de acetais cíclicos, "publicado em 13 de agosto em Ciência .

p Os co-autores principais são o ex-pesquisador de pós-doutorado Brooks Abel e Rachel Snyder, Ph.D. '21.

p "Idealmente, o polímero perfeito é aquele que tem tensões iniciais realmente altas e então sofre um alongamento muito bom, "disse Geoffrey Coates, o professor da Tisch University na Faculdade de Artes e Ciências, e o autor sênior do artigo. "Os polímeros dos quais você provavelmente já ouviu falar, polietileno e polipropileno, eles apenas têm ótimas propriedades. Muitos dos novos polímeros não se comparam bem com esses já testados e comprovados. Nosso polímero está bem no meio do pacote. Já existe há 60 ou 70 anos, mas ninguém foi capaz de fazer cadeias realmente longas e obter propriedades realmente boas. "

p Em uma reviravolta inesperada, a descoberta não surgiu da pesquisa de plásticos convencionais, mas sim do envolvimento do Grupo Coates com o Joint Center for Energy Storage Research, uma colaboração interdisciplinar lançada pelo Departamento de Energia dos EUA para realizar baterias de próxima geração. Coates e sua equipe têm trabalhado para desenvolver polímeros sustentáveis ​​que podem ser usados ​​no armazenamento de energia e materiais de conversão quando descobriram seu polímero — poli (1, 3-dioxolano) ou PDXL - era adequado para criar um termoplástico - um material com propriedades que permitem que ele seja derretido, reciclado e remodelado.

p Os pesquisadores construíram seu polímero a partir de um monômero de acetal cíclico chamado dioxolano, que é sintetizado a partir de fontes de alimentação de formaldeído e etilenoglicol potencialmente biorrenováveis. Os poliacetais são fortes candidatos para a criação de termoplásticos recicláveis ​​porque são estáveis ​​acima de 300 graus Celsius, mas despolimeriza a temperaturas relativamente baixas - geralmente abaixo de 150 graus Celsius - na presença de um catalisador ácido. Eles também são baratos e podem ser de origem biológica. Contudo, poliacetais não viram uso anterior porque as cadeias de polímero são geralmente muito curtas para atingir a resistência mecânica necessária para aplicações comerciais.

p "Queríamos desenvolver uma nova maneira de fazer poliacetais que nos desse controle sobre o comprimento das cadeias de polímero, "Abel disse." Em última análise, fomos capazes de fazer poliacetais de peso molecular realmente alto que eram surpreendentemente dúcteis e fortes em comparação com seus mais frágeis, homólogos de baixo peso molecular. "

p "Se você quiser fazer um copo que não estala quando você o flexiona, você precisa obter um peso molecular realmente alto, "Disse Coates.

p Usando um processo chamado polimerização catiônica de abertura de anel de desativação reversível, os pesquisadores foram capazes de conectar os monômeros em longas cadeias de PDXL que têm alto peso molecular e alta resistência à tração.

p O termoplástico resultante é forte e flexível o suficiente para ser usado em aplicações em grande escala, como embalagens de produtos. A equipe demonstrou esse potencial criando vários itens de protótipo, incluindo bolsas de proteção, embalagens moldadas e almofadas de ar infláveis ​​do tipo que a Amazon usa para preencher suas caixas.

p "Agora mesmo, quase 40% do plástico é produzido para produtos de embalagem que são usados ​​brevemente e depois descartados, "Snyder disse." PDXL tem a força necessária para embalagem, mas em vez de jogá-lo fora, podemos coletar e reutilizar usando um processo de reciclagem química muito eficiente. Isso o torna um candidato perfeito para uma economia de polímero circular. "

p O processo de reciclagem é tão eficiente que o PDXL pode até ser despolimerizado de misturas complexas de resíduos de plástico. A equipe misturou PDXL com outros plásticos de commodities, como tereftalato de polietileno, polietileno e poliestireno. Depois de aplicar um catalisador ácido reutilizável e calor, eles foram capazes de recuperar 96% do monômero de dioxolano puro, demonstrando que pode ser facilmente isolado de contaminantes comuns como corantes e plastificantes. O monômero recuperado foi então repolimerizado em PDXL, ilustrando a circularidade da reciclagem química de poliacetais.

p Isso aponta para o atributo mais significativo do polímero:sua sustentabilidade.

p "São necessários muitos combustíveis fósseis para fazer esses plásticos, e a pegada de carbono do polietileno ou polipropileno comum é muito ruim. Então, temos que ser melhores na forma como os fazemos, "Coates disse." Se você puder encontrar uma maneira de reciclar quimicamente o polímero, não vai para o oceano, direito? E então, em vez de usar toda essa energia para tirar o petróleo do solo e quebrá-lo em pequenos pedaços e gastar toda essa energia, tudo o que precisamos fazer é apenas aquecer o polímero e boom, temos um monômero novamente. "