Nossa Dependência do Petróleo Pode Diminuir Não Apenas com Veículos Elétricos, mas Também com Plásticos Sustentáveis

Usando Culturas para Produzir Plásticos Sustentáveis

Quando pensamos em petróleo, pensamos principalmente em combustível para carros, navios e aviões. Mas os petroquímicos, dos quais grande parte são plásticos ou componentes para produzir plásticos, representam 12% da demanda global de petróleo.

Embora o consumo de petróleo seja frequentemente visto como poluente devido às emissões de carbono, microplásticos também são uma preocupação crescente. A produção de plástico a partir do petróleo contribui para a emissão tanto de carbono quanto de microplásticos.

Portanto, é uma boa notícia que mais materiais plásticos sustentáveis estejam surgindo.

Pesquisadores da Switzerland’s Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL), da Universidade de Ciências Aplicadas e Artes da Suíça Ocidental e da Universidade de Manchester, desenvolveram uma fonte de plásticos sustentáveis a partir de resíduos agrícolas.

Mais precisamente, eles criaram poliamidas sustentáveis usando um núcleo de açúcar derivado de resíduos agrícolas.

Por que Poliamidas?

Muitos produtos plásticos, como os nylons, uma subclasse de poliamidas, precisam ser muito duráveis. Para isso, eles dependem de uma estrutura química específica chamada grupo aromático.

Esses grupos aromáticos conferem ao plástico dureza, resistência e resistência a altas temperaturas. Contudo, são também frequentemente responsáveis por tornar os plásticos não biodegradáveis e tóxicos ao meio ambiente.

Fonte: Master Organic Chemistry

Uma poliamida que utiliza açúcar orgânico em vez de um composto aromático seria muito menos tóxica. O uso desse açúcar, proveniente de resíduos agrícolas, na poliamida da EPFL aumenta ainda mais o aspecto de sustentabilidade da descoberta.

Um Novo Tipo de Plástico

Eles desenvolveram um processo sem catalisador para converter dimetil glicoxilato xilose, um açúcar estabilizado feito diretamente de biomassa como madeira ou cascas de milho, em poliamidas de alta qualidade. O processo baseia‑se em uma série de etapas, começando com o aquecimento do material a 140 °C e depois a 250–260 °C.

Fonte: Nature.com

O processo também foi notavelmente eficiente, com 97% de eficiência atômica, o que significa que quase todo o material inicial foi convertido em poliamidas.

O material resultante foi testado para verificar suas propriedades químicas e físicas.

Ele provou ser tão resistente, senão mais, ao calor do que as poliamidas tradicionais baseadas em combustíveis fósseis. Também apresentou bom desempenho em durabilidade e resistência mecânica (resistência à tração).

Fonte: Nature.com

Uma limitação encontrada pelos pesquisadores é que o material pode ser sensível à exposição a grandes quantidades de água, portanto não pode ser submerso. Também pode ser muito permeável ao oxigênio e à água para ser usado em embalagens alimentares finas. Importante, ainda há muitas aplicações possíveis.

Plásticos Sustentáveis Prontos para Uso Industrial

Usabilidade

Outro fator a ser considerado para aplicações industriais é a “processabilidade”. Ou seja, a facilidade de transformar os componentes base do plástico bruto em materiais úteis.

Os pesquisadores demonstraram que seu novo material pode ser usado para moldagem por injeção de pistão e extrusão twin‑screw de alta cisalhamento, que são ambos métodos comuns para moldar plásticos.

Fonte: EPFL

Eles até testaram suas propriedades para impressão 3D, usando configurações de alta temperatura para produzir com sucesso uma capa de iPhone 11.

Fonte: EPFL

Reciclagem

Outro teste foi verificar o potencial de reciclagem do novo material de poliamida. Eles reutilizaram o plástico por meio de extrusão twin‑screw de alta cisalhamento 3 vezes.

As propriedades de tração permaneceram quase idênticas ao longo dos três ciclos.

A coloração aumentou ligeiramente a cada ciclo. No entanto, se necessário, a cor laranja pode ser evitada completamente ajustando o processo de produção (purificação aprimorada de diaminas), portanto isso não seria um grande problema.

No geral, a reciclagem mecânica mostrou bom desempenho, igual ou superior ao dos plásticos existentes.

Finalmente, eles também investigaram a possibilidade de reciclagem química como opção de fim de vida para o plástico. Isso dependia fortemente de ácidos poderosos como o ácido sulfúrico, mas demonstrou que poderia ser totalmente reciclado com produtos químicos ao final.

Uma Alternativa Competitiva em Custo

Para que a indústria adote esse plástico sustentável (sem mudanças regulatórias), ele precisará ser competitivo em custo em relação aos produtos químicos estabelecidos baseados em combustíveis fósseis.

O preço do nylon 66, a poliamida mais comum, costuma ficar entre US$ 3.000‑7.000/tonelada. Os preços do novo material estariam em faixa semelhante, mesmo assumindo custos relativamente altos para o material de origem.

Potencialmente, o uso de materiais de fontes mais baratas, como cascas de milho, poderia torná‑lo ainda mais barato.

Fonte: Nature.com

Além de ser competitivo em preço, o novo material emite muito menos carbono e gases de efeito estufa do que os produtos existentes no mercado, especialmente se usar xilose de cascas de milho em vez de xilose comercial.

Plásticos Sustentáveis – Um Avanço Necessário

Novos tipos de bioplásticos, como neste estudo, são necessários para reduzir o consumo de combustíveis fósseis.

Isso representa um novo passo, onde um novo tipo de moléculas plásticas com desempenho semelhante ou superior é criado em vez de tentar recriar os produtos químicos plásticos tradicionais com uma fonte biomaterial.

Muito provavelmente, substituir grupos aromáticos de combustíveis fósseis por açúcares biológicos é apenas o começo.

Essa abordagem é mais difícil, mas também permite novos suprimentos de plástico que apresentam muitas vantagens em comparação com os tradicionais:

• Menor pegada de carbono.
• Menos poluição.
• Valorização de resíduos agrícolas.
• Possível redução de custos ou melhoria das propriedades químicas.

O sucesso da equipe da EPFL (e de seus parceiros de pesquisa) deve ser usado como modelo para outras inovações no uso de biomateriais para criar novos produtos químicos industriais úteis, em vez de apenas tentar replicar exatamente os plásticos existentes usando estruturas químicas abundantes no petróleo.