A reciclagem química de polímeros vinílicos (VPs) amplamente utilizados é uma das principais tecnologias necessárias para a realização de uma sociedade sustentável. A este respeito, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Shinshu relatou recentemente um novo processo químico que facilita a despolimerização de VPs à base de estireno cíclico, resultando na recuperação de um precursor de monômero.



Este sistema de reciclagem química altamente eficiente pode ajudar na circulação eficaz de recursos e no desenvolvimento de novas tecnologias de reciclagem de plástico.

Os polímeros vinílicos (VPs) são um dos materiais plásticos mais utilizados. Eles são encontrados em todos os lugares, desde tubos de poli(cloreto de vinila) e luvas cirúrgicas até placas descartáveis ​​de poliestireno. Dado o apelo global para um movimento em direcção à sustentabilidade, não seria óptimo reciclar quimicamente este polímero amplamente utilizado para concretizar uma sociedade sustentável?

Recentemente, uma equipe de pesquisadores liderada pelo Professor Associado Yasuhiro Kohsaka da Faculdade de Ciência e Tecnologia Têxtil (FTST) e da Iniciativa de Pesquisa para Supra-Materials (RISM), ambas da Universidade de Shinshu, realizou um estudo para encontrar uma saída para alcançar este objetivo. .

Em sua recente descoberta publicada on-line em ACS Macro Letters e coautoria de Yota Chiba do FTST da Universidade Shinshu, a equipe apresentou uma nova estratégia para despolimerizar efetivamente os VPs de derivados de estireno cíclicos para recuperar um precursor de monômero.

Tradicionalmente, a reciclagem química de VPs sempre foi um desafio. A abordagem convencional para reciclar qualquer polímero é reverter o processo de polimerização, o que implica quebrar uma única molécula grande composta de unidades monoméricas repetidas até aos seus componentes monoméricos originais.

A despolimerização de VPs é difícil porque as ligações covalentes carbono-carbono que mantêm unidas as unidades monoméricas são muito estáveis ​​e, portanto, difíceis de quebrar. Estudos propuseram maneiras de quebrar a espinha dorsal carbono-carbono dos VPs, mas a maioria deles não consegue garantir a cisão quantitativa e seletiva (quebra de ligação) de sua cadeia principal, o que é crucial para a recuperação eficaz de monômeros.

“Os polímeros que são estáveis ​​têm baixa reciclabilidade, e aqueles que são facilmente recicláveis ​​são de natureza instável”, diz o Dr. Kohsaka. "Superamos esse compromisso abandonando estratégias convencionais que tentam reverter a reação de polimerização para recuperar monômeros e desenvolvendo um processo de reciclagem em duas etapas. Na primeira etapa, foi alcançada a degradação do polímero em um precursor monomérico, que foi seguida por a recuperação do monômero por modificação química."

A equipe escolheu VPs feitos de derivados de estireno cíclicos α-substituídos, como 3-metilenoftalida, como sua molécula para testar a reciclabilidade química e investigar a reação de abertura do anel dos grupos pendentes na presença de uma base como o hidróxido de sódio. Eles descobriram que a abertura dos anéis devido à saponificação aumentou o impedimento estérico em torno dos grupos pendentes, o que levou à cisão da cadeia principal e à despolimerização do VP em precursores de monômeros.

Estes precursores recuperados foram então convertidos em monômeros através de cloração em etapa única e esterificação intramolecular espontânea. Os pesquisadores descobriram ainda que a mesma estrutura de monômero cíclico que facilitou a despolimerização também foi responsável por promover a polimerização devido à redução do impedimento estérico em torno do grupo vinilideno. Essas descobertas levaram os pesquisadores a concluir que os derivados de estireno cíclicos substituídos em α podem potencialmente reciclar produtos químicos.

A um nível mais amplo, este estudo abriu novos caminhos para a circulação de recursos, um dos pilares fundamentais de uma sociedade sustentável, ao fornecer um método fácil de polimerização e despolimerização de VPs onipresentes. Os investigadores acreditam que as suas descobertas podem fornecer informações úteis para futuras pesquisas não apenas sobre a despolimerização de materiais plásticos, mas também sobre o desenvolvimento de novos plásticos recicláveis.

"O objetivo da nossa pesquisa era ajudar na missão de desenvolver uma tecnologia eficiente de reciclagem de plástico, que é uma ferramenta de que a humanidade necessita desesperadamente no contexto da poluição ambiental causada pelos plásticos. Embora não possamos remover todo o plástico que já existe neste planeta, podemos pelo menos fazer o melhor uso dos recursos plásticos disponíveis com a nossa nova estratégia de reciclagem química", conclui o Dr. Kohsaka.

Mais informações: Yota Chiba et al, Polímeros de vinil quimicamente recicláveis ​​por polimerização de radicais livres de derivados de estireno cíclico, ACS Macro Letters (2023). DOI:10.1021/acsmacrolett.3c00573
Informações do diário: Cartas Macro ACS

Fornecido pela Universidade Shinshu