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Os plásticos estão em toda parte em nossas vidas diárias, mas nem todos os plásticos são criados iguais – longe disso.
Tomemos, por exemplo, o tereftalato de polietileno, um plástico usado para fazer garrafas de refrigerante e fibras de roupas. Depois, há o polietileno de alta densidade, do qual são derivados frascos de xampu, jarras de leite e tábuas de corte. Não se esqueça do poliestireno para embalagens ou do polietileno de baixa densidade, que nos dá embalagens aderentes e sacolas de compras.
Todos eles são plásticos, que são os tipos de polímeros mais amplamente usados - macromoléculas feitas de unidades repetidas de pequenas moléculas chamadas monômeros. Os plásticos pós-consumo são quase sempre coletados como um fluxo misto de resíduos, e os produtos geralmente são fabricados a partir de dois ou mais tipos de plásticos.
A má notícia é que esses itens, embora sejam todos “plásticos”, são quimicamente e fisicamente incompatíveis, e não há um bom método industrial para reutilizá-los ou reprocessá-los em outros produtos úteis. É por isso que a maioria dos “recicláveis” que você joga no lixo todas as semanas vai para um aterro sanitário. Mesmo após cuidadosa triagem e separação em plásticos individuais, a reciclagem mecânica geralmente produz produtos inferiores, denominados downcycling.
Os químicos de polímeros da Colorado State University há muito são líderes na busca de maneiras de lidar com os problemas ambientais que os humanos criaram com os resíduos de plástico. Agora, eles criaram uma nova química fundamental que semeia uma solução criativa para o desafio de reciclar plásticos de uso misto.
Liderada pelo ilustre professor da Universidade Eugene Chen, no Departamento de Química, e Tomislav Rovis e Sanat Kumar, professores da Universidade de Columbia (Rovis era anteriormente um membro do corpo docente da CSU), a equipe desenvolveu uma nova estratégia química que fornece pequenas moléculas especificamente projetadas chamadas reticuladores dinâmicos universais em fluxos plásticos mistos. Esses reticuladores transformam uma antiga sujeira de materiais não misturáveis em um novo conjunto viável de polímeros, que podem ser transformados em novos materiais reprocessáveis de maior valor, um processo conhecido como upcycling. Seu trabalho é publicado na revista Natureza.
Reticulação dinâmica
Quando aquecidos e processados em conjunto com os reticuladores dinâmicos adicionados em pequenas quantidades, os plásticos misturados tornam-se compatíveis entre si por meio da formação in situ de um novo material, denominado copolímero multibloco.
Kumar comparou os copolímeros em bloco a moléculas de sabão, que tornam a água compatível com as moléculas de sujeira oleosa. “De maneira semelhante, esses novos tipos de ‘sabões’ formados dinamicamente, ou seja, os copolímeros em bloco, compatibilizam plásticos mistos e os tornam utilizáveis como um novo tipo de material com propriedades úteis.”
Este novo método de upcycling, que não envolve a desconstrução ou reconstrução de nenhum dos polímeros originais, apresenta uma solução potencial para recapturar materiais e energia contidos em plásticos mistos pós-consumo que normalmente acabam em aterros sanitários.
A equipe projetou seus reticuladores e os testou em uma variedade de plásticos, incluindo amostras de sacos Ziploc de polietileno misturados e copos de polilactídeo sem purificação prévia ou remoção de aditivos ou corantes, que normalmente estão presentes em produtos plásticos pós-consumo. Eles combinaram seus experimentos com estudos de modelagem para verificar se os reticuladores induzem a formação de novos copolímeros multibloco.
“O sistema é tão eficiente que compatibiliza três polímeros diferentes em um único novo material”, disse Rovis.
Vários ciclos de uso
Os pesquisadores postulam que sua nova estratégia pode ajudar a atingir o objetivo final de reutilizar resíduos plásticos misturados em vários ciclos de uso, disse Chen.
“Uma barreira importante é o custo; estamos falando de milhões de toneladas de resíduos plásticos, e você deve considerar quantos desses crosslinkers dinâmicos você precisa, embora atualmente precisemos de apenas menos de 5% do peso dos plásticos em nosso upcycling processo. Como muitas descobertas fundamentais feitas na história, existem obstáculos práticos no início, mas estamos muito entusiasmados com o potencial futuro.”
O trabalho foi realizado na CSU e contou com o apoio do Consórcio BOTTLE e do Programa de Ciências Básicas de Energia do Departamento de Energia.
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