Tecnologia Científica

Resíduos de poliestireno estão em toda parte e não são biodegradáveis. Os cientistas acabaram de descobrir uma maneira de decompô-lo.
Uma equipe de cientistas do Laboratório Ames usou o processamento por moagem de bolas para desconstruir o poliestireno comercial em uma única etapa, em temperatura ambiente , na atmosfera ambiente na ausência de solventes prejudiciais.
Por Ames Laboratory - 17/03/2021


Crédito: ACS

Cientistas do Laboratório Ames do Departamento de Energia dos Estados Unidos e seus parceiros da Universidade Clemson descobriram um processo verde de baixa energia para quebrar o poliestireno, um tipo de plástico amplamente utilizado em embalagens de espuma, recipientes descartáveis ​​de alimentos, talheres e muitos outros outras aplicações.

O poliestireno é parte de um problema global muito maior de resíduos plásticos. Centenas de milhões de toneladas métricas de polímeros são produzidas a cada ano, a grande maioria das quais é descartada após o uso. Devido à estabilidade química e durabilidade dos polímeros industriais, os resíduos plásticos não se degradam facilmente em aterros sanitários e costumam ser queimados, o que produz dióxido de carbono e outros gases perigosos. Para impedir a crescente inundação de resíduos de polímeros e reduzir as emissões de dióxido de carbono , os plásticos precisam ser reciclados ou convertidos em novos produtos de valor agregado.

Atualmente, a reciclagem da grande maioria dos plásticos não é economicamente viável; sua classificação e separação exigem muito tempo e trabalho, enquanto o processamento químico e a remanufatura requerem uma entrada significativa de energia e solventes tóxicos. Os polímeros reprocessados ​​frequentemente apresentam desempenho inferior ao dos materiais recém-fabricados "feitos do zero".

Uma equipe de cientistas do Laboratório Ames usou o processamento por moagem de bolas para desconstruir o poliestireno comercial em uma única etapa, em temperatura ambiente , na atmosfera ambiente na ausência de solventes prejudiciais. O moinho de bolas é uma técnica que coloca os materiais em um frasco de moagem com rolamentos de esferas de metal, que é então agitado até que ocorra a reação química desejada. Chamada de mecanoquímica, esta abordagem experimental tem inúmeras aplicações na síntese de novos materiais e características atraentes no que diz respeito à reciclagem de plásticos.

A desconstrução do poliestireno ocorre por meio de uma série de eventos químicos envolvendo o corte mecânico das macromoléculas, o que gera radicais livres detectável no material fresado, mesmo após sua exposição prolongada ao ar. Os mancais de metal usados ​​para moagem e o oxigênio do ambiente agem como cocatalisadores que permitem a extração do estireno monomérico das espécies oligoméricas contendo radicais formados. Os experimentos mostraram que o aumento da temperatura do material durante a moagem não é responsável pelo fenômeno observado, uma vez que a temperatura dentro do pó moído não ultrapassa 50oC enquanto a decomposição térmica do poliestireno no ar inicia em torno de 325oC. O grupo de Clemson confirmou a desconstrução abrangente do polímero original em fragmentos menores, materiais oligoméricos, adequados para processamento posterior em novos produtos de valor agregado.
 
"Este método representa um avanço importante que permite o desmantelamento de um polímero simultaneamente com sua decomposição em condições ambientais, ou seja, ~ 300 C abaixo da temperatura de decomposição térmica do material puro", disse o cientista sênior do Ames Laboratory, Viktor Balema. "Achamos que esta prova de conceito é uma possibilidade estimulante para o desenvolvimento de novas tecnologias de reciclagem para todos os tipos de plásticos e que contribuirá para o estabelecimento da economia circular."

Seu parceiro da Clemson University, o Distinguished Professor Igor Luzinov de Kentwool, comentou ainda que "esta descoberta abre novos caminhos para a recuperação de monômeros a baixa temperatura de sistemas baseados em polímeros multicomponentes, como compósitos e laminados. Além disso, nossa tecnologia permitirá a extração do monômero de materiais reticulados contendo unidades de estireno em suas estruturas. "

Alfred P. Sloan Foundation Research Fellow, Professor Aaron Rossini da Iowa State University, observou ainda que "a espectroscopia de ressonância paramagnética de elétrons mostra grandes concentrações de espécies de radicais livres centradas no carbono no poliestireno que foi moído no ar. Este é um resultado surpreendente porque os radicais livres são normalmente muito reativos. Além disso, a presença de radicais dá evidência direta de que a moagem causa diretamente a cisão das cadeias de polímero . Esperamos que os locais reativos associados aos radicais livres possam ser usados ​​para funcionalizar os polímeros processados ​​para obter um novo valor produtos adicionados. "

A pesquisa é ainda discutida no artigo "Depolimerização de poliestireno em condições ambientais", de autoria de Viktor P. Balema, Ihor Z. Hlova, Scott L. Carnahan, Mastooreh Seyedi, Oleksandr Dolotko, Aaron J. Rossini e Igor Luzinov; destaque na capa do New Journal of Chemistry .

 

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