Papel ou plástico? O revestimento rígido à prova d'água para papel visa reduzir nossa dependência do plástico
Um guindaste de origami clássico feito de papel e revestido com Choetsu (esquerda) e sem revestimento (direita). Quando submerso em água, o guindaste de papel revestido mantém sua forma enquanto o sem revestimento satura rapidamente com água e começa a se desintegrar. Crédito:©2022 Hiroi et al.
Há uma quantidade considerável de pesquisas sobre a redução de plástico para muitas e várias aplicações. Pela primeira vez, os pesquisadores descobriram uma maneira de imbuir materiais de papel relativamente sustentáveis com algumas das propriedades úteis do plástico. Isso pode ser feito de forma fácil, econômica e eficiente. Um revestimento chamado Choetsu não apenas impermeabiliza o papel, mas também mantém sua flexibilidade e se degrada com segurança.
É difícil escapar do fato de que os materiais plásticos são, em geral, prejudiciais ao meio ambiente. Você provavelmente já viu imagens de poluição plástica chegando às praias, estragando rios e matando inúmeros animais. No entanto, o problema muitas vezes parece completamente fora de nossas mãos, dada a onipresença dos materiais plásticos na vida cotidiana. O professor Zenji Hiroi, do Instituto de Física do Estado Sólido da Universidade de Tóquio, e sua equipe exploram maneiras pelas quais a ciência dos materiais pode ajudar, e sua recente descoberta visa substituir alguns usos do plástico por algo mais sustentável:papel.
"O principal problema com os materiais plásticos é a incapacidade de se degradarem de forma rápida e segura", disse Hiroi. "Existem materiais que podem se degradar com segurança, como o papel, mas obviamente o papel não pode atender à vasta gama de usos do plástico. No entanto, encontramos uma maneira de dar ao papel algumas das boas propriedades do plástico, mas sem nenhuma das Nós o chamamos de Choetsu, um revestimento biodegradável de baixo custo que adiciona impermeabilização e resistência ao papel simples."
Uma seção de papel revestido com Choetsu com uma fração de milímetro de diâmetro visto com diferentes tipos de raios-X para ver a distribuição dos compostos. Si é silício, C é carbono e Ti é titânio. Crédito:©2022 Hiroi et al.
Choetsu é uma combinação de materiais que, ao serem aplicados ao papel, geram espontaneamente uma película resistente e impermeável ao entrar em contato com a umidade do ar. O revestimento consiste em produtos químicos seguros e de baixo custo, principalmente metiltrimetoxissilano, algum álcool isopropílico e uma pequena quantidade de titanato de tetraisopropilo. As estruturas de papel, por exemplo, recipientes para alimentos, são pulverizadas ou mergulhadas nesta mistura líquida e são secas à temperatura ambiente. Uma vez seco, uma fina camada de sílica contendo metil, um tipo de álcool, forma-se sobre a celulose que compõe o papel, proporcionando propriedades fortes e impermeáveis.
Além disso, as reações que ocorrem durante o procedimento de revestimento criam automaticamente uma camada de nanopartículas de dióxido de titânio. Estes dão origem a uma propriedade repelente de sujeira e bactérias conhecida como atividade fotocatalítica, que protege o item revestido por um longo período de tempo. Todos os produtos químicos envolvidos no revestimento se decompõem ao longo do tempo em coisas inofensivas, como carbono, água e silício semelhante à areia.
Uma renderização mostrando a camada de sílica aplicada a uma substância, não limitada ao papel, e nanopartículas de titânio espalhadas por toda parte. Estes podem fornecer um efeito antimicrobiano, conforme ilustrado pelas bactérias sendo destruídas no centro. Crédito:©2022 Hiroi et al.
“O desafio técnico está completo e algumas aplicações poderão ser realizadas em breve, como itens para consumo, embalagem ou armazenamento de alimentos”, disse Hiroi. "Agora esperamos usar essa abordagem também em outros tipos de materiais. A composição líquida pode ser ajustada para outros materiais e podemos criar um revestimento resistente a sujeira e mofo que pode se formar em vidro, cerâmica e até outros plásticos para ampliar sua utilidade. Juntamente com a pesquisadora Yoko Iwamiya, que trabalha neste campo há algum tempo, e o resto da minha equipe, espero que possamos fazer algo realmente benéfico para o mundo."
O estudo aparece em
Pesquisa de Química Industrial e de Engenharia .
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