Embora os plásticos ou polímeros sintéticos tenham muitas propriedades úteis, sua má gestão resultou em uma poluição generalizada que sufoca nossos ecossistemas. Como solução para isso, muitos polímeros sintéticos são encaminhados para reprocessamento e reciclagem; polietileno tereftalato (PET) é um dos produtos mais comuns frequentemente vistos no ciclo de reciclagem em muitos países. No entanto, a reciclagem tem seu próprio conjunto de problemas. Durante a reciclagem do plástico, frações parciais das cadeias poliméricas são decompostas, resultando em polímeros estruturalmente fracos e degradados. Esses plásticos reciclados abaixo do padrão têm propriedades muito reduzidas e só são bons para uso como combustíveis sólidos. Isso deixa os fabricantes com pouca escolha além de fabricar novos produtos plásticos com matérias-primas de petróleo que se esgotam rapidamente.
Como tal, pesquisadores de todo o mundo estão engajados no desenvolvimento de materiais poliméricos reticulados sustentáveis ​​que podem ser reciclados de forma eficiente e econômica. Adicionando ao crescente corpo de conhecimento, Dr. Mikihiro Hayashi, Professor Assistente do Instituto de Tecnologia de Nagoya, Japão, e seu colega, Sr. Takahiro Kimura, desenvolveram um método simples para reciclar poliéster, um material plástico comum, em um polímero reticulado que retém sua força e propriedades quando reciclado. Seu método gira em torno da transformação de poliésteres em vitrímeros – uma nova classe de polímeros que possuem ligações covalentes dinâmicas que podem quebrar e reformar reversivelmente para criar novas ligações cruzadas. As ligações covalentes dinâmicas conferem ao vitrímero propriedades desejáveis, como reciclabilidade, reprocessabilidade e capacidade de cura, que são características de materiais funcionais de alto valor. O estudo foi publicado em 1º de agosto de 2022 no Journal of Materials Chemistry A.

Dr. Hayashi diz:"Nossa pesquisa demonstra um processo de reciclagem de poliésteres comerciais em vitrímeros reticulados com propriedades termomecânicas aprimoradas e funções sustentáveis". Ele e seu colega criaram os vitrímeros simplesmente misturando poliéster com uma molécula de reticulação – tetra-epóxi, juntamente com o composto químico 1,8-diazabiciclo[5.4.0]undec-7-eno (DBU) como catalisador no presença de tetrahidrofurano como solvente. O solvente foi posteriormente evaporado e a mistura restante foi aquecida a 200°C por 24 horas, produzindo um filme de vitrômero.

Com este método, a reticulação para a produção de vitrômero ocorre em três etapas sequenciais rápidas – hidrólise (quebra das ligações de poliéster), reação de abertura do epóxi e transesterificação intermolecular. Discutindo as propriedades mecanoelásticas superiores dos vitrímeros produzidos, o Dr. Hayashi diz:"O vitrímero altamente reticulado e reciclável exibe um aumento de 60 vezes no módulo de tração ou módulo de Young e um aumento de 10 vezes no estresse máximo suportável quando em comparação com o poliéster original. Também tem uma fração de gel de quase 100%." Além disso, observou-se que o vitrímero manteve suas propriedades mesmo após ser moído em pedaços fraturados e prensado em uma folha plana, o que reafirma sua reciclabilidade.

Os plásticos são materiais essenciais com muitos benefícios e propriedades úteis porque são leves, baratos, não tóxicos e fáceis de produzir. No entanto, ao mesmo tempo, é necessário reconhecer e limitar os danos ambientais que causam. Melhorar a reciclabilidade dos polímeros plásticos incentivará programas de reciclagem e reduzirá o uso de petróleo, um recurso não renovável. Como o Dr. Hayashi observa corretamente, "O mundo precisa de opções versáteis para a reciclagem de polímeros sintéticos. O método que propomos não apenas eliminará o uso de produtos químicos derivados do petróleo, mas também poderá ser o primeiro passo para um sistema de reciclagem prático e sustentável para o futuro, que adere aos princípios da economia circular e ajuda a realizar os ODS."

Como um passo à frente, os pesquisadores agora planejam desenvolver uma transformação mais direta de poliésteres em vitrímeros sem usar solventes e também estão procurando usar seu método para transformar PET comercial em outros materiais altamente recicláveis. Se for bem-sucedido, o método desenvolvido pode levar a um ciclo fechado de produção de plástico e evitar mais crises ambientais causadas pela produção excessiva de plástico. + Explorar mais

Reciclagem de plásticos por meio de reticulação dinâmica