Os cientistas estão desenvolvendo plásticos mais verdes - o maior desafio é movê-los do laboratório para o mercado
p Usado uma vez e pronto. Crédito:Michael Coghlan, CC BY-SA
p Os plásticos sintéticos tornaram muitos aspectos da vida moderna mais baratos, mais seguro e conveniente. Contudo, não conseguimos descobrir como nos livrar deles depois de usá-los. p Ao contrário de outras formas de lixo, como comida e papel, a maioria dos plásticos sintéticos não pode ser facilmente degradada por microrganismos vivos ou por meio de processos químicos. Como resultado, uma crescente crise de resíduos plásticos ameaça a saúde de nosso planeta. É representado pela Grande Mancha de Lixo do Pacífico - uma enorme zona de lixo de plástico flutuante, três vezes o tamanho da França, estendendo-se entre a Califórnia e o Havaí. Os cientistas estimam que, se as tendências atuais continuarem, a massa de plásticos no oceano será igual à massa de peixes até 2050. A fabricação de plásticos a partir do petróleo também aumenta os níveis de dióxido de carbono na atmosfera, contribuindo para a mudança climática.
p Muito do meu trabalho tem sido dedicado a encontrar maneiras sustentáveis de fazer e quebrar plásticos. Meu laboratório e outros estão progredindo em ambas as frentes. Mas essas novas alternativas precisam competir com os plásticos sintéticos, que possuem infraestruturas estabelecidas e processos otimizados. Sem políticas governamentais de apoio, alternativas inovadoras de plástico terão problemas para cruzar o chamado "vale da morte" do laboratório para o mercado.
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De madeira e seda a náilon e acrílico
p Todos os plásticos consistem em polímeros - moléculas grandes que contêm muitas unidades pequenas, ou monômeros, unidos para formar longas cadeias, muito parecido com cordões de contas. A estrutura química dos grânulos e as ligações que os unem determinam as propriedades dos polímeros. Alguns polímeros formam materiais que são duros e resistentes, como vidro e epóxi. Outros, como borracha, pode dobrar e esticar.
p Durante séculos, os humanos fizeram produtos de polímeros de fontes naturais, como seda, algodão, madeira e lã. Depois de usar, esses plásticos naturais são facilmente degradados por microorganismos.
p Polímeros sintéticos derivados de óleo foram desenvolvidos a partir da década de 1930, quando novas inovações materiais eram desesperadamente necessárias para apoiar as tropas aliadas na Segunda Guerra Mundial. Por exemplo, nylon, inventado em 1935, substituiu a seda em pára-quedas e outros equipamentos. E poli (metacrilato de metila), conhecido como Plexiglas, substituído por vidro em janelas de aeronaves. Naquela hora, houve pouca consideração sobre se ou como esses materiais seriam reutilizados.
p Um monômero de Teflon, uma resina sintética antiaderente (topo), e uma cadeia de monômeros (parte inferior). Crédito:Chromatos
p Os plásticos sintéticos modernos podem ser agrupados em duas famílias principais:Termoplásticos, que amolecem com o aquecimento e depois endurecem novamente com o resfriamento, e termofixos, que nunca amolecem depois de moldados. Alguns dos polímeros sintéticos de alto volume mais comuns incluem polietileno, usado para fazer filmes e sacolas plásticas; polipropileno, usado para formar recipientes e embalagens reutilizáveis; e tereftalato de polietileno, ou PET, usado em roupas, tapetes e garrafas de bebidas de plástico transparente.
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Desafios de reciclagem
p Hoje, apenas cerca de 10% do plástico descartado nos Estados Unidos é reciclado. Os processadores precisam de um fluxo de entrada de plástico puro ou não contaminado, mas os resíduos de plástico geralmente contêm impurezas, como comida residual.
p Lotes de produtos plásticos descartados também podem incluir vários tipos de resina, e muitas vezes não são consistentes em cores, forma, transparência, peso, densidade ou tamanho. Isso torna difícil para as instalações de reciclagem classificá-los por tipo.
p Derreter e reformar resíduos plásticos mistos cria materiais reciclados que são inferiores em desempenho ao material virgem. Por esta razão, muitas pessoas se referem à reciclagem de plástico como "downcycling".
p Como a maioria dos consumidores sabe, muitos produtos de plástico são carimbados com um código que indica o tipo de resina de que são feitos, numerado de um a sete, dentro de um triângulo formado por três setas. Esses códigos foram desenvolvidos na década de 1980 pela Society of the Plastics Industry, e têm como objetivo indicar se e como reciclar esses produtos.
p Contudo, esses logotipos são altamente enganosos, uma vez que eles sugerem que todos esses bens podem ser reciclados um número infinito de vezes. Na verdade, de acordo com a Agência de Proteção Ambiental, as taxas de reciclagem em 2015 variaram de um alto de 31 por cento para PET (código SPI 1) a 10 por cento para polietileno de alta densidade (código SPI 2) e alguns por cento, na melhor das hipóteses, para outros grupos.
p Crédito:Filtre
p Na minha opinião, os plásticos de uso único devem, eventualmente, ser biodegradáveis. Para fazer isso funcionar, as famílias devem ter lixeiras para coletar alimentos, papel e resíduos de polímeros biodegradáveis para compostagem. A Alemanha tem esse sistema em vigor, e São Francisco faz a compostagem de resíduos orgânicos de residências e empresas.
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Projetando polímeros mais verdes
p Como os plásticos modernos têm muitos tipos e usos, múltiplas estratégias são necessárias para substituí-los ou torná-los mais sustentáveis. Um dos objetivos é fazer polímeros a partir de fontes de carbono de base biológica em vez de óleo. A opção mais facilmente implementável é converter o carbono das paredes das células vegetais (lignocelulósicos) em monômeros.
p Como um exemplo, meu laboratório desenvolveu um catalisador de levedura que pega óleos derivados de plantas e os converte em um poliéster com propriedades semelhantes ao polietileno. Mas, ao contrário de um plástico à base de petróleo, pode ser totalmente degradado por microorganismos em sistemas de compostagem.
p Também é imperativo desenvolver novas rotas econômicas para decompor plásticos em produtos químicos de alto valor que podem ser reutilizados. Isso pode significar o uso de catalisadores biológicos e também químicos. Um exemplo intrigante é uma bactéria intestinal de larvas de farinha que pode digerir poliestireno, convertendo-o em dióxido de carbono.
p Outros cientistas estão desenvolvendo vitrímeros de alto desempenho - um tipo de plástico termofixo em que as ligações que as cadeias de ligação cruzada podem formar e quebrar, dependendo das condições internas, como temperatura ou pH. Esses vitrímeros podem ser usados para dificultar, produtos moldados que podem ser convertidos em materiais fluidos no final de suas vidas úteis para que possam ser transformados em novos produtos.
p Demorou anos de pesquisa, desenvolvimento e marketing para otimizar plásticos sintéticos. Novos polímeros verdes, como o ácido polilático, estão apenas começando a entrar no mercado, principalmente em sacos de compostagem, recipientes para alimentos, copos e talheres descartáveis. Os fabricantes precisam de suporte enquanto trabalham para reduzir custos e melhorar o desempenho. Também é crucial conectar os esforços acadêmicos e industriais, para que novas descobertas possam ser comercializadas mais rapidamente.
p Hoje, a União Europeia e o Canadá fornecem muito mais apoio governamental para a descoberta e desenvolvimento de plásticos de base biológica e sustentáveis do que os Estados Unidos. Isso deve mudar se os Estados Unidos quiserem competir na revolução do polímero sustentável. p Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.