Tecnologia Científica

Tornando o náilon 6-6 'mais verde' e sem zinco
Os pesquisadores desenvolveram métodos
Por American Chemical Society - 23/08/2021


Um refletor solar aproveita a energia do sol para aquecer uma reação química para a fabricação de náilon 6-6. Crédito: Brian Agee

Assentos de estádio ao ar livre, fixações de esqui, reforços de pneus e outros produtos que exigem resistência, durabilidade e resistência às intempéries são todos feitos com um tipo de náilon chamado náilon 6-6. No entanto, a produção desse material requer um processo que não agride o meio ambiente, cuja primeira etapa usa o elemento zinco, ameaçado de extinção, como catalisador. Agora, os pesquisadores desenvolveram métodos "mais ecológicos" para esta etapa que usam metais alternativos. Eles podem até ser capazes de substituir o ferro residual na forma de ferrugem, ou óxido férrico, pelo elemento em perigo.

Os pesquisadores apresentarão seus resultados hoje na reunião 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 é a primeira etapa na síntese de náilon 6-6 em cinco etapas ."

"Nylon" é um termo geral para uma família de polímeros sintéticos, chamados poliamidas, que são feitos de unidades repetidas. Diferentes tipos de nylons, como náilon 6 e náilon 6-6, usam blocos de construção diferentes e, portanto, têm propriedades exclusivas. O náilon 6-6 tem esse nome porque é composto de duas moléculas, cada uma com seis átomos de carbono, que estão ligados entre si como a unidade de repetição.

Para encontrar um substituto para o zinco, Aly, que está no laboratório de Brian Agee, Ph.D., na Universidade Augusta, procurou outros metais que estavam próximos na tabela periódica e tinham propriedades químicas semelhantes. Outros critérios foram que os metais precisavam ser mais abundantes do que o zinco e seguros para trabalhar. A equipe escolheu estudar cobalto, alumínio, ferro, cobre e níquel como possíveis catalisadores na produção de ciclohexeno. Além disso, os pesquisadores queriam identificar métodos mais ecológicos que economizassem energia e água, usando produtos químicos menos agressivos. Então, eles incorporaram uma placa refletora solar em vez de uma placa de aquecimento elétrica e um condensador economizador de água no lugar de um condensador normal. Além disso, a equipe trocou o propilenoglicol para o etilenoglicol mais perigoso como o agente de transferência de calor no condensador de economia de água, que resfria a reação sem a necessidade de um fluxo contínuo de água fria como condensadores regulares.

Aly descobriu que o ferro foi o melhor catalisador testado até agora, com rendimentos apenas ligeiramente mais baixos do que o zinco. "Também descobrimos que a energia solarrealmente é o caminho a percorrer quando se trata desta síntese porque o sol é muito mais forte do que qualquer placa quente que você vai encontrar, e muito mais rápido ", diz ela. Para conduzir a síntese fora com um refletor solar, foram necessários 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 específico de tempo e usar um condensador para resfriar continuamente os vapores produzidos para convertê-los de volta à forma líquida - de 15 para 30 minutos aumentou substancialmente o rendimento. "Como estamos usando a energia radiante do sol, não estamos desperdiçando eletricidade com aquecimento extra", observa Agee. Os pesquisadores afirmam que seus métodos poderiam ser facilmente dimensionado para a fabricação de náilon 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 ecológico, que pode ser encontrado em qualquer lugar onde o metal é deixado de fora para se molhar: óxido férrico ou ferrugem. "Se o óxido férrico comprado de uma empresa química funcionar para a reação, estou pensando seriamente em ir à casa dos meus pais e tirar um pouco de ferrugem do celeiro deles para tentar", diz Agee. "Porque, como um químico verde, que melhor fonte de catalisador do que algo que você pode obter em qualquer lugar?"

 

.
.

Leia mais a seguir