Tecnologia Científica

Tornando o na¡ilon 6-6 'mais verde' e sem zinco
Os pesquisadores desenvolveram manãtodos
Por American Chemical Society - 23/08/2021


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 zinco”, 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?"

 

.
.

Leia mais a seguir