Tecnologia Científica

Revestimentos degradáveis ​​para graxa e óleo de bloco de embalagens de alimentos de papel compostável
Hoje, os cientistas relatam que desenvolveram um revestimento de polímero degradável que pode bloquear essa infiltração e pode levar a novos materiais biodegradáveis ​​à base de papel.
Por American Chemical Society - 26/08/2021


Domínio público

Copos, caixas de papelão e embalagens de alimentos feitos de papel podem parecer biodegradáveis, mas muitos contêm um revestimento de plástico que não pode ser compostado. Embora produtos de papel sustentáveis ​​e sem plástico estejam disponíveis, eles costumam deixar a graxa e o óleo passarem, enfraquecendo o papel e criando uma bagunça. Hoje, os cientistas relatam que desenvolveram um revestimento de polímero degradável que pode bloquear essa infiltração e pode levar a novos materiais biodegradáveis ​​à base de papel.

Os pesquisadores apresentarão seus resultados na reunião de outono da American Chemical Society (ACS).

“Os consumidores estão buscando produtos mais sustentáveis”, Matthew Carter, Ph.D., investigador principal do projeto. “Mas fazer um produto de papel totalmente degradável para aplicações de uso único - como embalagens de sanduíches, tigelas e bandejas que você obtém em um refeitório - é um grande desafio”, acrescenta Carter, que está apresentando o trabalho na reunião.

Os atuais revestimentos resistentes a óleo e graxa para produtos de papel descartáveis ​​geralmente incluem fluorocarbonos ou poliolefinas, mas esses polímeros são ambientalmente persistentes e não podem ser compostados. "Uma das coisas que torna os polímeros convencionais úteis é sua durabilidade", diz seu colega pesquisador principal, Andrew Hejl, Ph.D., que trabalha com Carter na Dow. Essa dureza, que se origina nas ligações estáveis ​​de carbono-carbono que se formam durante a polimerização, é desejável em, digamos, uma tinta para casa à base de látex que deve durar anos, mas problemática em uma tigela de papel destinada à compostagem.

Uma maneira de tornar os polímeros menos duráveis ​​é inserir ligações degradáveis ​​para interromper seus backbones carbono-carbono, diz Carter. Para fazer isso, os pesquisadores se voltaram para uma técnica de polimerização de radical livre que já existia há anos, mas não tinha sido amplamente adotada. Percebendo um recente ressurgimento do interesse acadêmico por usar essa técnica com acetal cíclico de ceteno e monômeros de vinil, a equipe da Dow começou a explorar como traduzir essa química para um ambiente industrial. Na academia, a reação era normalmente realizada em solventes orgânicos, mas a Dow queria mudar para a água como um substituto "mais verde". Isso foi difícil porque os monômeros de acetal cíclico de ceteno são instáveis ​​na água, mas os pesquisadores resolveram esse problema ajustando as condições de reação , incluindo pH,

Sua reação misturou o ceteno acetal cíclico 2-metileno-1,3-dioxepano e o acetato de vinila para formar um polímero com ligações éster na estrutura. A equipe então revestiu o papel com uma emulsão à base de água desse polímero - um "látex" sintético não relacionado à borracha de látex natural e, portanto, improvável de desencadear uma reação alérgica - e deixou secar. Eles relataram recentemente que o revestimento forneceu uma barreira eficaz contra óleo e graxa, e que suas ligações de éster poderiam quebrar na água, muito lentamente em pH neutro, mas mais rápido em pH mais alto em condições de laboratório. Agora, os pesquisadores estão começando a avaliar a degradabilidade do revestimento em condições industrialmente relevantes. Até agora, eles mostraram que os microrganismos usados ​​em compostadores industriais podem ajudar a biodegradar o polímero em águas residuais simuladas. "polímero que se divide em pedaços menores que, no final das contas, serão decompostos por micróbios em CO 2 ", diz Hejl.

Outros pesquisadores e empresas desenvolveram produtos biodegradáveis ​​para serviços alimentícios com revestimentos à base de materiais naturais, como soro de leite ou quitosana. "Essas são ótimas opções, mas têm limitações em termos de obter o desempenho que você deseja a um preço adequado", diz Hejl. E alguns revestimentos têm que ser aplicados como uma solução muito diluída, então muita água tem que ser evaporada para secá-los, acrescenta. "Portanto, há uma grande quantidade de materiais em potencial, e não acho que nada ainda tenha marcado todas as caixas." Mas os pesquisadores da Dow acreditam que seu revestimento pode apenas preencher a conta.

“De forma mais ampla, se você olhar para o conceito de interromper uma estrutura estável de carbono-carbono com ligações degradáveis, isso realmente abre muitas oportunidades além de apenas revestimentos de papel ”, diz Carter. "Outras aplicações incluem formulações de cuidados pessoais ou de cuidados domésticos, como xampu e polidores de piso. Muitos desses materiais atualmente contêm polímeros sintéticos de ligação carbono-carbono. Portanto, essa abordagem pode ser uma maneira poderosa de introduzir degradabilidade em novas classes de materiais no futuro. "

 

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