Nova técnica pode capturar ou reutilizar CO2 como fonte química para produção de plásticos sustentáveis
Para obter seu novo composto, os pesquisadores colocaram uma matéria-prima em um reator pressurizado cheio de CO2 . O CO2 transformado O composto à base de ácido é então purificado e usado para produzir monômeros para fazer polímeros. Quando o material é obtido, ele é prensado a quente em moldes e pode ser cortado em diversos formatos. Crédito:Universidade de Liège / Th.Habets Uma equipe liderada por químicos da Universidade de Liège desenvolveu uma nova técnica de produção de poliuretano usando CO2 para criar novos tipos de plásticos facilmente recicláveis. O estudo, publicado no Journal of the American Chemistry Society , poderia fornecer uma solução para o desenvolvimento de plásticos verdadeiramente sustentáveis.
Os plásticos básicos transformaram a indústria global. Seja na construção, no vestuário, nos veículos ou nas embalagens de alimentos, estes plásticos estão em todo o nosso quotidiano, tanto que a sua utilização global foi estimada em cerca de 460 milhões de toneladas em 2019.
“Este número é surpreendente, mas não surpreendente, porque os plásticos, também conhecidos como polímeros sintéticos, tiveram um grande sucesso graças às suas características insubstituíveis:são leves, baratos e incrivelmente versáteis”, explica Christophe Detrembleur, químico do Centro de Educação. e Pesquisa em Macromoléculas (CERM) da Universidade de Liège. “No entanto, o fato de serem difíceis de reciclar, ou mesmo impossíveis de reciclar no caso dos termofixos, tem consequências graves”.
Esta impossibilidade de reciclagem não só leva ao esgotamento dos recursos fósseis utilizados para fabricá-los, mas também à sua acumulação a muito longo prazo na natureza e nos oceanos. É, portanto, imperativo que a nossa sociedade projete e fabrique rapidamente plásticos que possam ser facilmente reciclados no final da sua vida útil.
Neste contexto, um estudo liderado por investigadores da Universidade de Liège e realizado em colaboração com a Universidade de Mons e a Universidade do País Basco, relata uma nova técnica para a produção de plásticos de poliuretano facilmente recicláveis.
"A característica especial desta abordagem é o uso de dióxido de carbono (CO2 ) – um grande desperdício emblemático da nossa sociedade – como matéria-prima para a produção dos blocos de construção, ou monómeros, necessários para fabricar estes novos produtos”, explica Thomas Habets, estudante de doutoramento no CERM e primeiro autor do artigo. “ A estrutura dos monômeros pode ser facilmente modificada, possibilitando a produção de plásticos com ampla gama de propriedades, desde elastômeros altamente maleáveis, como os silicones, até materiais mais rígidos, como o poliestireno.”
Esses plásticos têm uma estrutura química que se assemelha a uma rede tridimensional, em vez de longas cadeias lineares. Esta estrutura, geralmente associada a termofixos muito difíceis de reciclar, torna-os mais resistentes do que os plásticos feitos de longas cadeias moleculares. Os poliuretanos criados aqui possuem novas ligações químicas “dinâmicas”, o que significa que, apesar de sua estrutura termofixa, podem ser remodelados por trocas de ligações químicas sob condições de reação relativamente suaves. O polímero, em pó, pode ser moldado em molde (parte superior) ou prensado com fibras naturais para produzir materiais compósitos (parte inferior). Crédito:Universidade de Liège/Th.Habets A maior vantagem desta nova tecnologia reside na sua capacidade de variar a gama de propriedades acessíveis, ao mesmo tempo que oferece múltiplas formas de reciclar materiais no seu fim de vida. "Estes novos plásticos podem ser reciclados de múltiplas maneiras, seja simplesmente remodelando-os, aquecendo-os, ou misturando diferentes tipos de plástico para criar materiais híbridos com novas propriedades, ou decompondo-os nos seus monómeros constituintes, o que é ideal para eliminar aditivos como corantes ou compósitos de reciclagem", continua Habets.
Tendo em vista a futura industrialização do CO2 valorização, este estudo demonstra que os resíduos de CO2 pode ser usado diretamente como recurso químico. “Este é o primeiro estudo inicial utilizando os nossos novos blocos de construção e plásticos”, afirma Christophe Detrembleur, “mas é bastante notável ver que os nossos materiais já podem atingir propriedades semelhantes às de alguns plásticos convencionais de origem petrolífera”.
Esta nova tecnologia está a emergir como uma solução potencial para o desenvolvimento de plásticos sustentáveis com uma vasta gama de propriedades que podem facilmente satisfazer as necessidades da maioria das nossas aplicações diárias.
Mais informações: Thomas Habets et al, Covalent Adaptable Networks through Dynamic N,S-Acetal Chemistry:Toward Recyclable CO2-Based Thermosets, Journal of the American Chemical Society (2023). DOI:10.1021/jacs.3c10080 Informações do diário: Jornal da Sociedade Americana de Química
