Produção rápida de espumas de poliuretano de base biológica, isentas de isocianato, à temperatura ambiente
Crédito:Journal of the American Chemical Society (2023). DOI:10.1021/jacs.3c11637 Pesquisadores do CERM (Centro de Educação e Pesquisa em Macromoléculas) da Universidade de Liège acabam de desenvolver um processo inovador para a produção de espumas de poliuretano (PU) de base biológica, isentas de isocianato, usando uma tecnologia de formação de espuma rápida a partir de formulações à temperatura ambiente.
Esta inovação oferece uma alternativa de ponta ao processo tradicional baseado em isocianatos tóxicos. O estudo foi publicado no Journal of the American Chemical Society .
As espumas de poliuretano (PU), produzidas durante décadas pela química tóxica do isocianato e atualmente sob estritas restrições de uso, ainda são materiais essenciais em nossa vida cotidiana. As espumas rígidas de PU são atores importantes na redução drástica das nossas necessidades energéticas quando utilizadas como painéis isolantes térmicos em pisos, paredes e telhados, bem como em portas de refrigeradores. Nas suas versões flexíveis, as espumas são utilizadas principalmente para aplicações de conforto em colchões, sofás, assentos de automóveis e solas de calçados esportivos, mas também para isolamento acústico ou materiais absorventes de choque.
Embora estejam actualmente a ser desenvolvidas várias estratégias de reciclagem de PU, a gestão do fim de vida das espumas de PU continua problemática. Além disso, muitos clientes do setor de espuma procuram materiais isentos de isocianato e, idealmente, de base biológica. Os pesquisadores estão buscando intensamente alternativas para a produção de espumas, explorando os recursos disponíveis localmente e, ao mesmo tempo, tornando-as fáceis de reciclar. O desenvolvimento de tais espumas circulares e mais sustentáveis representa um grande desafio, especialmente quando a modernização das infra-estruturas industriais de espuma existentes tem de ser considerada.
"Em 2022, introduzimos o primeiro processo de fabricação de espuma de poliuretano reciclável sem isocianato (NIPU) usando água para produzir o agente espumante (CO2 ), o sistema mais simples e econômico já relatado", explica Christophe Detrembleur, químico do CERM (Centro de Educação e Pesquisa em Macromoléculas).
“Essa tecnologia imita a formação de espuma dos PUs convencionais, mas sem utilizar isocianatos tóxicos. Ela se baseia no uso de água e de um catalisador adicionado à formulação composta por carbonatos cíclicos e aminas. CO2 ) que expande a matriz, e a outra parte contribui para sua formação e endurecimento."
Dado que este processo de formação de espuma requer um tratamento térmico para ocorrer, é muito adequado para a fabricação de espumas NIPU em moldes aquecidos, ou seja, para espumas de formatos complexos (assentos de automóveis, solas de sapatos, etc.). Contudo, não está adaptado à rápida formação de espuma à temperatura ambiente exigida por muitos produtores de espuma.
“Em um novo projeto de pesquisa, para o qual acaba de ser registrada uma patente, estamos demonstrando como esse processo pode produzir espumas NIPU a partir de formulações à temperatura ambiente em tempo recorde, ainda utilizando água para gerar o agente espumante”, explica Maxime Bourguignon, pesquisador do CERM. . “A ideia é criar reações em cascata que sejam geradas de forma espontânea e rápida, acelerando assim a fabricação da matriz NIPU e sua formação de espuma, imitando o processo tradicional à base de isocianato.
"Praticamente todas as aplicações de espumas de PU, tanto rígidas quanto flexíveis, podem, portanto, ser consideradas usando esta tecnologia, sem exigir o uso de uma fonte externa de calor para sua fabricação. Além disso, espumas com alto teor de base biológica (70%-90%) pode ser facilmente produzido em menos de dois minutos."
Esta tecnologia inovadora é simples, modular, robusta e muito fácil de implementar. “Tudo o que resta agora é convencer os produtores de espuma PU, que são muito conservadores, a utilizar este processo para produzir a próxima geração de materiais espumados que deverão responder aos novos requisitos legislativos, às necessidades sociais e aos nossos imperativos de sustentabilidade”, conclui Detrembleur.
