Como lasers e materiais 2D podem resolver o problema mundial do plástico

Uma equipe global de pesquisa liderada por engenheiros do Texas desenvolveu uma maneira de explodir moléculas em plásticos e outros materiais com um laser para quebrá-las em partes menores para reutilização futura.

A descoberta, que envolve colocar esses materiais sobre materiais bidimensionais chamados dicalcogenetos de metais de transição e depois acendê-los, tem o potencial de melhorar a maneira como descartamos plásticos que são quase impossíveis de quebrar com as tecnologias atuais.

“Ao aproveitar essas reações únicas, podemos explorar novos caminhos para transformar poluentes ambientais em produtos químicos valiosos e reutilizáveis, contribuindo para o desenvolvimento de uma economia mais sustentável e circular”, disse Yuebing Zheng, professor do Departamento de Engenharia Mecânica Walker da Escola de Engenharia Cockrell e um dos líderes do projeto.

“Esta descoberta tem implicações significativas para enfrentar os desafios ambientais e avançar no campo da química verde.”

A pesquisa foi publicada recentemente em Comunicações da Natureza. A equipe inclui pesquisadores da Universidade da Califórnia, Berkeley; Universidade Tohoku no Japão; Laboratório Nacional Lawrence Berkeley; Universidade Baylor; e Universidade Estadual da Pensilvânia.

A poluição plástica se tornou uma crise ambiental global, com milhões de toneladas de resíduos plásticos se acumulando em aterros sanitários e oceanos a cada ano. Os métodos convencionais de degradação de plástico geralmente consomem muita energia, são prejudiciais ao meio ambiente e ineficazes. Os pesquisadores imaginam usar essa nova descoberta para desenvolver tecnologias eficientes de reciclagem de plástico para reduzir a poluição.

Os pesquisadores usaram luz de baixa potência para quebrar a ligação química dos plásticos e criar novas ligações químicas que transformaram os materiais em pontos de carbono luminescentes. Os nanomateriais à base de carbono estão em alta demanda por causa de suas muitas capacidades, e esses pontos poderiam ser potencialmente usados ​​como dispositivos de armazenamento de memória em dispositivos de computador de próxima geração.

“É emocionante potencialmente pegar plástico que, por si só, nunca se decomporia e transformá-lo em algo útil para muitas indústrias diferentes”, disse Jingang Li, um estudante de pós-doutorado na Universidade da Califórnia, Berkeley, que iniciou a pesquisa na UT.

A reação específica é chamada de ativação CH, onde ligações carbono-hidrogênio em uma molécula orgânica são seletivamente quebradas e transformadas em uma nova ligação química. Nesta pesquisa, os materiais bidimensionais catalisaram essa reação que levou as moléculas de hidrogênio a se transformarem em gás. Isso abriu caminho para que as moléculas de carbono se ligassem umas às outras para formar os pontos de armazenamento de informações.

Mais pesquisas e desenvolvimento são necessários para otimizar o processo de ativação de CH acionado por luz e escaloná-lo para aplicações industriais. No entanto, este estudo representa um passo significativo na busca por soluções sustentáveis ​​para o gerenciamento de resíduos plásticos.

O processo de ativação de CH induzido por luz demonstrado neste estudo pode ser aplicado a muitos compostos orgânicos de cadeia longa, incluindo polietileno e surfactantes comumente usados ​​em sistemas de nanomateriais.