Novos plásticos biodegradáveis ​​são compostáveis ​​no seu quintal – Strong The One

A melhor solução seria usar plásticos de base biológica que se biodegradam, mas muitos desses bioplásticos não são projetados para degradar em condições de compostagem no quintal. Eles devem ser processados ​​em instalações comerciais de compostagem, que não são acessíveis em todas as regiões do país.

Uma equipe liderada por pesquisadores da Universidade de Washington desenvolveu novos bioplásticos que se degradam na mesma escala de tempo que uma casca de banana em uma lixeira de quintal. Esses bioplásticos são feitos inteiramente de células de cianobactérias verde-azuladas em pó, também conhecidas como espirulina. A equipe usou calor e pressão para moldar o pó de spirulina em várias formas, a mesma técnica de processamento usada para criar plásticos convencionais. Os bioplásticos da equipe da UW têm propriedades mecânicas comparáveis ​​aos plásticos derivados do petróleo de uso único.

A equipe publicou essas descobertas em 20 de junho em Materiais funcionais avançados.

“Fomos motivados a criar bioplásticos que são bioderivados e biodegradáveis ​​em nossos quintais, além de serem processáveis, escaláveis ​​e recicláveis”, disse a autora sênior Eleftheria Roumeli, professora assistente de ciência e engenharia de materiais da UW. “Os bioplásticos que desenvolvemos, usando apenas spirulina, não apenas têm um perfil de degradação semelhante ao de resíduos orgânicos, mas também são, em média, 10 vezes mais fortes e rígidos do que os bioplásticos de spirulina relatados anteriormente. Essas propriedades abrem novas possibilidades para a aplicação prática da spirulina à base de plásticos em várias indústrias, incluindo embalagens de alimentos descartáveis ​​ou plásticos domésticos, como garrafas ou bandejas.”

Os pesquisadores optaram por usar a espirulina para fazer seus bioplásticos por alguns motivos. Em primeiro lugar, pode ser cultivado em larga escala porque as pessoas já o utilizam para vários alimentos e cosméticos. Além disso, as células de spirulina sequestram dióxido de carbono à medida que crescem, tornando essa biomassa uma matéria-prima neutra em carbono ou potencialmente negativa em carbono para plásticos.

“A espirulina também possui propriedades únicas de resistência ao fogo”, disse o principal autor Hareesh Iyer, estudante de doutorado em ciência e engenharia de materiais da UW. “Quando exposto ao fogo, ele se autoextingue instantaneamente, ao contrário de muitos plásticos tradicionais que queimam ou derretem. Essa característica de resistência ao fogo torna os plásticos à base de espirulina vantajosos para aplicações em que os plásticos tradicionais podem não ser adequados devido à sua inflamabilidade. Um exemplo poderia ser racks de plástico em data centers porque os sistemas que são usados ​​para manter os servidores refrigerados podem ficar muito quentes.”

A criação de produtos de plástico geralmente envolve um processo que usa calor e pressão para moldar o plástico na forma desejada. A equipe da UW adotou uma abordagem semelhante com seus bioplásticos.

“Isso significa que não precisaríamos redesenhar as linhas de fabricação do zero se quiséssemos usar nossos materiais em escala industrial”, disse Roumeli. “Removemos uma das barreiras comuns entre o laboratório e a expansão para atender à demanda industrial. Por exemplo, muitos bioplásticos são feitos de moléculas extraídas da biomassa, como algas marinhas, e misturadas com modificadores de desempenho antes de serem moldadas em filmes . Este processo requer que os materiais estejam na forma de uma solução antes da fundição, e isso não é escalável.”

Outros pesquisadores usaram espirulina para criar bioplásticos, mas os bioplásticos dos pesquisadores da UW são muito mais fortes e rígidos do que as tentativas anteriores. A equipe da UW otimizou a microestrutura e a ligação desses bioplásticos alterando suas condições de processamento – como temperatura, pressão e tempo na extrusora ou prensa a quente – e estudando as propriedades estruturais dos materiais resultantes, incluindo resistência, rigidez e tenacidade .

Esses bioplásticos ainda não estão prontos para serem ampliados para uso industrial. Por exemplo, embora esses materiais sejam fortes, eles ainda são bastante frágeis. Outro desafio é que eles são sensíveis à água.

“Você não gostaria que chovesse sobre esses materiais”, disse Iyer.

A equipe está abordando essas questões e continuando a estudar os princípios fundamentais que determinam como esses materiais se comportam. Os pesquisadores esperam projetar para diferentes situações, criando uma variedade de bioplásticos. Isso seria semelhante à variedade de plásticos à base de petróleo existentes.

Os materiais recém-desenvolvidos também são recicláveis.

“A biodegradação não é nosso cenário preferido de fim de vida”, disse Roumeli. “Nossos bioplásticos de spirulina são recicláveis ​​por meio de reciclagem mecânica, que é muito acessível. No entanto, as pessoas não costumam reciclar plásticos, então é um bônus adicional que nossos bioplásticos se degradem rapidamente no meio ambiente.”

Os co-autores deste artigo são os estudantes de doutorado em ciência e engenharia de materiais da UW, Ian Campbell e Mallory Parker; Paul Grandgeorge, um bolsista de pós-doutorado da UW em ciência e engenharia de materiais; Andrew Jimenez, que concluiu este trabalho como bolsista de pós-doutorado da UW em ciência e engenharia de materiais e agora está na Intel; Michael Holden, aluno de mestrado da UW que estuda ciência e engenharia de materiais; Mathangi Venkatesh, um estudante de graduação da UW que estuda engenharia química; Marissa Nelsen, que concluiu este trabalho como estudante de graduação da UW estudando biologia; e Bichlien Nguyen, pesquisador principal da Microsoft. Esta pesquisa foi financiada pela Microsoft, Meta e National Science Foundation.