O poliestireno é um plástico amplamente difundido que essencialmente não é reciclável quando misturado com outros materiais e não é biodegradável. Na revista Angewandte Chemie , uma equipe de pesquisa alemã introduziu um catalisador biohíbrido que oxida micropartículas de poliestireno para facilitar sua degradação subsequente. O catalisador consiste em um "peptídeo âncora" especialmente construído que adere às superfícies de poliestireno e um complexo de cobalto que oxida o poliestireno.



O poliestireno – sozinho ou em combinação com outros polímeros – tem muitas aplicações, desde recipientes de iogurte até caixas de instrumentos. Na sua forma de espuma, conhecida principalmente pela marca registrada Isopor, é, por exemplo, utilizado para isolamento e embalagem. Uma grande desvantagem do poliestireno é a sua fraca biodegradabilidade, o que leva à poluição ambiental.

Quando limpo e não misturado com outros materiais, o poliestireno é reciclável, mas não quando está contaminado ou combinado com outros materiais. Nos programas municipais de reciclagem, os resíduos plásticos mistos de poliestireno e os produtos de degradação, como nano e micropartículas de poliestireno, são difíceis de processar. O problema reside no facto de o poliestireno ser repelente à água e não polar e, portanto, não poder reagir com reagentes polares comuns.

Para um processo simples, económico e energeticamente eficiente para decompor resíduos mistos de poliestireno, o poliestireno deve primeiro ser equipado com grupos funcionais polares. Uma equipe liderada por Ulrich Schwaneberg e Jun Okuda no RWTH em Aachen (Alemanha) desenvolveu agora um novo catalisador biohíbrido para realizar esta etapa. O catalisador é baseado em compostos conhecidos como peptídeos âncora acoplados a um complexo de cobalto.

Peptídeos âncora são cadeias peptídicas curtas que podem se fixar em superfícies. A equipe desenvolveu um peptídeo âncora especial (LCI, Liquid Chromatography Peak I) que se liga à superfície do poliestireno. Um grama deste peptídeo é suficiente para revestir uma superfície de até 654 m ² com uma monocamada em minutos por pulverização ou imersão.

Um complexo de cobalto cataliticamente ativo é ligado ao peptídeo âncora através de uma pequena peça de ligação. O átomo de cobalto é "cercado" por um ligante macrocíclico, um anel composto por oito átomos de carbono e quatro átomos de nitrogênio (TACD, 1,4,7,10-tetraazaciclododecano). O catalisador acelera a oxidação das ligações C – H no poliestireno para formar grupos polares OH (hidroxilação) por reação com Oxona (peroximonossulfato de potássio), um agente oxidante comum.

A ligação dos peptídeos âncora é específica do material, portanto, neste caso, eles imobilizam o cobalto cataliticamente ativo próximo à superfície do poliestireno, o que acelera a reação. Este processo simples, barato e energeticamente eficiente é escalonável através de aplicações de imersão e pulverização e é adequado para uso em escala industrial.

Através do uso de catalisadores químicos conjugados, este conceito de catalisador híbrido empregando ligação específica de material por peptídeos âncora poderia permitir a quebra específica do material de outros polímeros hidrofóbicos, como polipropileno e polietileno, que não podem ser economicamente decompostos por enzimas.

Mais informações: Dong Wang et al, Engineered Anchor Peptide LCI with a Cobalt Cofactor Enhances Oxidation Efficiency of Polystyrene Microparticles, Angewandte Chemie International Edition (2024). DOI:10.1002/anie.202317419
Informações do diário: Angewandte Chemie Edição Internacional , Angewandte Chemie

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