Usando CO₂ e biomassa, pesquisadores encontram caminho para plásticos recicláveis mais ecológicos
A partir da esquerda, o professor associado Hoyong Chung e o pesquisador de pós-doutorado Arijit Ghorai exibem as duas fases de seu polímero degradável no Dittmer Chemistry Lab da Florida State University. Crédito:Scott Holstein/FAMU-FSU Faculdade de Engenharia A vida moderna depende do plástico. Este produto leve e adaptável é a base das indústrias de embalagens, equipamentos médicos, indústrias aeroespacial e automotiva e muito mais. Mas os resíduos plásticos continuam a ser um problema, uma vez que se degradam em aterros e poluem os oceanos.
Pesquisadores da Faculdade de Engenharia da FAMU-FSU criaram uma alternativa potencial ao plástico tradicional à base de petróleo, feito de dióxido de carbono (CO2 ) e lignina, um componente da madeira que é um subproduto de baixo custo da fabricação de papel e da produção de biocombustíveis. A pesquisa deles foi publicada em Advanced Functional Materials .
"Nosso estudo considera o nocivo gás de efeito estufa CO2 e o transforma em uma matéria-prima útil para a produção de polímeros ou plásticos degradáveis", disse Hoyong Chung, professor associado de engenharia química e biomédica da faculdade. "Não estamos apenas reduzindo CO2 emissões, mas estamos produzindo um produto polimérico sustentável usando o CO2 ."
Este estudo é o primeiro a demonstrar a síntese direta do que é conhecido como monômero de carbonato cíclico – uma molécula feita de átomos de carbono e oxigênio que pode ser ligada a outras moléculas – feita de CO2 e lignina.
Ao ligar vários monômeros, os cientistas podem criar polímeros sintéticos, moléculas de cadeia longa que podem ser projetadas para atender a todos os tipos de aplicações.
O polímero desenvolvido pela equipe de pesquisa de Chung nas fases monômero e polimérico. Crédito:Scott Holstein/FAMU-FSU Faculdade de Engenharia
O material desenvolvido por Chung e sua equipe de pesquisa é totalmente degradável no final de sua vida útil, sem produzir microplásticos e substâncias tóxicas. Pode ser sintetizado em pressões e temperaturas mais baixas. E o polímero pode ser reciclado sem perder as suas propriedades originais.
Usando a despolimerização, os pesquisadores podem converter polímeros em monômeros puros, que são os blocos de construção dos polímeros. Esta é a chave para a alta qualidade do material reciclado. Os monômeros podem ser reciclados indefinidamente e produzir um polímero de alta qualidade tão bom quanto o original, uma melhoria em relação aos materiais poliméricos anteriormente desenvolvidos e usados atualmente, nos quais a exposição repetida ao calor da fusão reduz a qualidade e permite uma reciclagem limitada.
“Podemos degradar facilmente o polímero por meio da despolimerização, e o produto degradado pode sintetizar o mesmo polímero novamente”, disse Chung. "Isso é mais econômico e evita a perda das propriedades originais dos polímeros durante a reciclagem múltipla. Isso é considerado um avanço na ciência dos materiais, pois permite a realização de uma verdadeira economia circular."
O material recentemente desenvolvido poderia ser utilizado em produtos plásticos de baixo custo e curta vida útil em setores como construção, agricultura, embalagens, cosméticos, têxteis, fraldas e utensílios de cozinha descartáveis. Com o desenvolvimento adicional, Chung antecipa seu uso em polímeros altamente especializados para aplicações biomédicas e de armazenamento de energia.
O pesquisador de pós-doutorado Arijit Ghorai foi o principal autor do estudo.
