Tecnologia Científica

Pesquisadores descobre uma rota transformadora para plásticos recicláveis
Pesquisadores do Departamento de Química da Universidade de Princeton descobriram uma nova molécula potencialmente revolucionária com vastas implicações para cumprir essa promessa.
Por Wendy Plump - 01/02/2021

Uma equipe de cientistas liderada por  Paul Chirik , a Edwards S. Sanford Professor de Química, r ELATÓRIOS em Nature Chemistry que este  Ligações de moléculas em uma maneira muito incomum: como uma seqüência de repetição de quadrados, que permite que o processo de ir para trás sob certas condições . Em outras palavras, a molécula pode ser “compactada” para fazer um novo polímero para uso em plástico e então descompactada - despolimerizada - de volta ao seu estado original, pronta para ser usada novamente.

Paul Chirik e Megan Mohadjer Beromi 
Pesquisadores de Princeton liderados por Paul Chirik (socialmente distanciado, no fundo)
e Megan Mohadjer Beromi (em primeiro plano) descobriram uma nova molécula
potencialmente revolucionária com vastas implicações para a fabricação de plásticos que
são realmente recicláveis. foto porC. Todd Reichart, Departamento de Química


A molécula - formalmente chamada de oligociclobutano, mas casualmente referida no laboratório Chirik como "o polímero dos quadrados" - poderia um dia permitir o uso de produtos de plástico muitas vezes, ao contrário da maioria dos plásticos de hoje que só podem ser reciclados uma vez, se tanto .

“Sinceramente, acho que este trabalho é uma das coisas mais importantes que já saiu do meu laboratório”, disse Chirik, o autor sênior do artigo .

Colaborador Alex Carpente r, um ex-químico da ExxonMobil Chemical. simplesmente chamado de "transformativo".

A pesquisa ainda está em um estágio inicial e os atributos de desempenho do material ainda precisam ser totalmente explorados. Mas o laboratório Chirik forneceu um precedente conceitual para uma transformação química que geralmente não é considerada prática para certos materiais.

No passado, devolver um material como este ao seu estado original era feito com polímeros especializados e caros e somente após uma série de etapas - e nunca com uma matéria-prima tão comum como esta. A molécula é uma forma de polibutadieno conhecida há mais de cem anos e usada na fabricação de produtos de borracha e plástico, como pneus e solas de calçados . O butadieno, seu material original, é um composto orgânico abundante e um importante subproduto do desenvolvimento de combustível fóssil.

Diagrama de moléculas
A molécula pode ser “compactada” para fazer um polímero de quadrados para uso
em plásticos e, então, descompactada - despolimerizada - de volta ao seu estado
original, pronta para ser usada novamente.
Figura de Jonathan Darmon

“Pegar um produto químico realmente comum que as pessoas têm estudado e polimerizado por muitas décadas e fazer dele um material fundamentalmente novo - sem falar que esse material tem propriedades inatas interessantes - não só é inesperado, mas é realmente um grande passo em frente, ”Disse Carpenter.

O laboratório Chirik explora química sustentável investigando o uso de ferro para construir novas moléculas. Nesta pesquisa em particular, o ferro “convence” os monômeros a se encaixarem para formar o polímero de quadrados. Normalmente, os monômeros se conectam para formar um polímero - que é simplesmente uma unidade repetitiva de monômeros - por meio de uma estrutura em forma de S, muitas vezes descrita como semelhante a espaguete. Mas com essa nova molécula, os monômeros se juntam em uma cadeia de quadrados.

Para descompactá-los, a molécula é exposta a um vácuo na presença do catalisador de ferro, que reverte o processo e recupera o material original, tornando este um raro exemplo de reciclagem química em circuito fechado.

O projeto remonta a 2017, quando C. Rose Kennedy, então pesquisadora de pós-doutorado no laboratório Chirik, percebeu um líquido viscoso se acumulando no fundo de um frasco durante uma reação. Investigando mais, ela encontrou evidências de que a polimerização havia ocorrido.

“Ficou bem claro imediatamente como seria possível encaixar os monômeros de uma maneira diferente ou contínua”, disse Kennedy. “Nós imediatamente reconhecemos que isso poderia ser algo extremamente valioso.”

Chirik acrescentou: “ Você pode fazer materiais realmente resistentes com esse monômero. O que as pessoas tendem a presumir é que, quando você tem um polímero quimicamente reciclável, ele deve ser de alguma forma inerentemente fraco ou não durável. Fizemos algo que é muito, muito resistente, mas também quimicamente reciclável. Podemos obter o monômero puro de volta. E isso me surpreendeu. ”

Megan Mohadjer Beromi, pesquisadora de pós-doutorado no laboratório e autora principal do artigo, disse que o material tem outras propriedades intrigantes que formarão a base de pesquisas futuras com materiais quimicamente recicláveis.

Ela acrescentou: “É a coisa mais legal em que já trabalhei na minha vida”.

“ Síntese Catalisada por Ferro e Reciclagem Química de Oligociclobutanos 1,3-Enchained Telechelic ,” é coautoria por Paul Chirik e Megan Mohadjer Beromi do Laboratório Chirik; C. Rose Kennedy, ex-integrante do Chirik Lab; Jarod M. Younker, ExxonMobil Chemical; Alex E. Carpenter, ex-ExxonMobil Chemical; Sarah J. Mattler, ExxonMobil Chemical; e Joseph A. Throckmorton, ExxonMobil Chemical. O artigo aparece na edição de 25 de janeiro da Nature Chemistry (DOI: 10.1038 / s41557-020-00614-w ). O financiamento inicial para este trabalho foi fornecido pela Firmenich e pelo National Institutes of Health Ruth L. Kirschstein National Research Service Award (F32 GM134610 e F32 GM126640). O financiamento também foi fornecido pela ExxonMobil por meio da Princeton E-filliates Partnership.

Este artigo foi resumida a partir de um relato mais completo da descoberta de oligocyclobutane, disponível na página inicial do Departamento de Química .

 

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