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Colocar aquela garrafa de refrigerante ou recipiente para viagem na lixeira está longe de ser uma garantia de que será transformado em algo novo. Cientistas da Rice University estão tentando resolver esse problema tornando o processo lucrativo.
A quantidade de resíduos plásticos produzidos globalmente dobrou nas últimas duas décadas – e a produção de plástico deve triplicar até 2050 – com a maior parte terminando em aterros sanitários, incinerada ou mal administrada, de acordo com a Organização para Cooperação e Desenvolvimento Econômico. . Algumas estimativas sugerem que apenas 5% está realmente sendo reciclado.
“Os resíduos plásticos raramente são reciclados porque custa muito dinheiro lavar, classificar e derreter os plásticos para transformá-los em um material que possa ser usado por uma fábrica”, disse Kevin Wyss, aluno de pós-graduação da Rice e autor principal de um estudo publicado na Materiais avançados que descreve como ele e seus colegas do laboratório do químico James Tour usaram sua técnica de aquecimento flash Joule para transformar plástico em valiosos nanotubos de carbono e nanomateriais híbridos.
“Conseguimos fazer um nanomaterial de carbono híbrido que superou o grafeno e os nanotubos de carbono disponíveis comercialmente”, disse Wyss.
Grafeno, nanotubos de carbono e outros nanomateriais à base de carbono são geralmente fortes e quimicamente robustos, têm baixa densidade e muita área de superfície e possuem condutividade e capacidade de absorção eletromagnética de banda larga. Isso os torna úteis em uma variedade de aplicações industriais, médicas e eletrônicas, como compostos, revestimentos, sensores, armazenamento de energia eletroquímica e muito mais.
“O que foi realmente interessante sobre nossos resultados desta vez é que conseguimos fazer esses nanotubos de carbono com pedaços de grafeno presos nas pontas”, disse Wyss. “Você pode pensar na estrutura desse novo nanomaterial híbrido como semelhante a brotos de feijão ou pirulitos. Eles normalmente são muito difíceis de fazer, e o fato de termos conseguido fazê-los com resíduos de plástico é realmente especial.”
A estrutura do novo nanomaterial de carbono híbrido é responsável por seu desempenho aprimorado.
“Digamos que eu estava tentando puxar um fio de lã de um suéter”, disse Wyss. “Se o barbante for reto e liso, às vezes pode sair facilmente e estragar a trama. É o mesmo com os nanotubos de carbono; ter essas massas de grafeno presas nas pontas ajuda a torná-los muito mais difíceis de remover, fortalecendo assim o compósito .
“Você também pode pensar desta forma: se você pegar uma farpa, é fácil retirá-la. Mas se você for picado por algo que tenha uma curva na ponta, como um anzol, é muito mais difícil retirá-la, ” ele adicionou.
O plástico, que não precisa ser classificado ou lavado como na reciclagem tradicional, é “flash” em temperaturas acima de 3.100 kelvins (cerca de 5.120 graus Fahrenheit). “Tudo o que fazemos é moer o material em pequenos pedaços do tamanho de confetes, adicionar um pouco de ferro e misturar uma pequena quantidade de um carbono diferente – digamos, carvão – para condutividade”, disse Wyss.
“Reciclar plástico custa mais do que apenas produzir plástico novo”, acrescentou. “Há muito pouco incentivo econômico para reciclar o plástico. É por isso que recorremos à reciclagem, ou transformar resíduos de baixo valor em algo com valor monetário ou de uso mais alto. Se pudermos transformar resíduos de plástico em algo mais valioso, as pessoas poderão ganhar dinheiro fora de ser responsável em como eles lidam com plásticos descartados.”
Uma análise do ciclo de vida do processo de produção revelou que o aquecimento flash Joule era consideravelmente mais eficiente em termos de energia e ambientalmente correto do que os processos de produção de nanotubos existentes.
“Comparado aos métodos comerciais de produção de nanotubos de carbono que estão sendo usados agora, o nosso usa cerca de 90% menos energia e gera 90% a 94% menos dióxido de carbono”, disse Wyss.
Tour, um co-autor do estudo, é o TT e WF Chao Professor de Química e professor de ciência de materiais e nanoengenharia na Escola de Engenharia George R. Brown de Rice.
A National Science Foundation Graduate Research Fellowship, o Air Force Office of Scientific Research (FA9550-19-1-0296) e o US Army Engineer Research and Development Center (W912HZ-21-2-0050) apoiaram a pesquisa.
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