Um refletor solar aproveita a energia do sol para aquecer uma reação química para a fabricação de na¡ilon 6-6. Crédito: Brian Agee
Assentos de esta¡dio ao ar livre, fixações de esqui, reforços de pneus e outros produtos que exigem resistência, durabilidade e resistência a s intempanãries são todos feitos com um tipo de na¡ilon chamado na¡ilon 6-6. No entanto, a produção desse material requer um processo que não agride o meio ambiente, cuja primeira etapa usa o elemento zinco, ameaa§ado de extinção, como catalisador. Agora, os pesquisadores desenvolveram manãtodos "mais ecola³gicos" para esta etapa que usam metais alternativos. Eles podem atéser capazes de substituir o ferro residual na forma de ferrugem, ou a³xido fanãrrico, pelo elemento em perigo.
Os pesquisadores apresentara£o seus resultados hoje na reunia£o de outono da American Chemical Society (ACS).
“Segundo estimativas do ACS Green Chemistry Institute, faltam apenas 50 a 100 anos para a extinção do zincoâ€, diz Amina Aly, estudante de graduação que apresenta o trabalho no encontro. "E, atualmente, os fabricantes usam zinco como agente redutor e catalisador para fazer ciclohexeno a partir de trans-1,2-dibromociclohexano, que éa primeira etapa na santese de na¡ilon 6-6 em cinco etapas ."
"Nylon" éum termo geral para uma familia de polímeros sintanãticos, chamados poliamidas, que são feitos de unidades repetidas. Diferentes tipos de nylons, como na¡ilon 6 e na¡ilon 6-6, usam blocos de construção diferentes e, portanto, tem propriedades exclusivas. O na¡ilon 6-6 tem esse nome porque écomposto de duas molanãculas, cada uma com seis a¡tomos de carbono, que estãoligados entre si como a unidade de repetição.
Para encontrar um substituto para o zinco, Aly, que estãono laboratório de Brian Agee, Ph.D., na Universidade Augusta, procurou outros metais que estavam pra³ximos na tabela peria³dica e tinham propriedades químicas semelhantes. Outros critanãrios foram que os metais precisavam ser mais abundantes do que o zinco e seguros para trabalhar. A equipe escolheu estudar cobalto, alumanio, ferro, cobre e naquel como possaveis catalisadores na produção de ciclohexeno. Além disso, os pesquisadores queriam identificar manãtodos mais ecola³gicos que economizassem energia e a¡gua, usando produtos químicos menos agressivos. Então, eles incorporaram uma placa refletora solar em vez de uma placa de aquecimento elanãtrica e um condensador economizador de águano lugar de um condensador normal. Além disso, a equipe trocou o propilenoglicol para o etilenoglicol mais perigoso como o agente de transferaªncia de calor no condensador de economia de a¡gua, que resfria a reação sem a necessidade de um fluxo contanuo de águafria como condensadores regulares.
Aly descobriu que o ferro foi o melhor catalisador testado atéagora, com rendimentos apenas ligeiramente mais baixos do que o zinco. "Tambanãm descobrimos que a energia solarrealmente éo caminho a percorrer quando se trata desta santese porque o sol émuito mais forte do que qualquer placa quente que vocêvai encontrar, e muito mais rápido ", diz ela. Para conduzir a santese fora com um refletor solar, foram necessa¡rios apenas 30 minutos, em comparação com 3-4 horas no laboratório usando uma placa quente. Os pesquisadores também descobriram que aumentar o tempo de refluxo - aquecer a reação por um período especafico de tempo e usar um condensador para resfriar continuamente os vapores produzidos para convertaª-los de volta a forma laquida - de 15 para 30 minutos aumentou substancialmente o rendimento. "Como estamos usando a energia radiante do sol, não estamos desperdia§ando eletricidade com aquecimento extra", observa Agee. Os pesquisadores afirmam que seus manãtodos poderiam ser facilmente dimensionado para a fabricação de na¡ilon industrial 6-6.
Embora o ferro seja um metal abundante, Aly e Agee querem tentar catalisar a reação com um produto residual de ferro ainda mais ecola³gico, que pode ser encontrado em qualquer lugar onde o metal édeixado de fora para se molhar: a³xido fanãrrico ou ferrugem. "Se o a³xido fanãrrico comprado de uma empresa química funcionar para a reação, estou pensando seriamente em ir a casa dos meus pais e tirar um pouco de ferrugem do celeiro deles para tentar", diz Agee. "Porque, como um quamico verde, que melhor fonte de catalisador do que algo que vocêpode obter em qualquer lugar?"