Pesquisadores da Universidade de Birmingham, Reino Unido, e da Duke University, EUA, criaram uma nova família de polímeros advindos de fontes sustentáveis que retêm todas as propriedades dos plásticos comuns, mas que também são degradáveis e mecanicamente recicláveis.
Os cientistas utilizaram matérias-primas à base de açúcar em vez de derivados petroquímicos para fazer dois novos polímeros, um que é extensível como a borracha e outro que é resistente, porém flexível, como a maioria dos plásticos comerciais.
Os pesquisadores fizeram os novos polímeros utilizando isoidida e isomannida como blocos de construção. Ambos compostos são feitos de álcoois de açúcar e apresentam um rígido anel de átomos. Os cientistas descobriram que o polímero à base de isoideno mostrou uma rigidez e maleabilidade semelhantes aos plásticos comuns, e uma resistência semelhante aos plásticos de engenharia de alta qualidade, como o Nylon-6. Apesar de o isoidreto e a isomannida diferirem apenas pela orientação espacial 3D de duas ligações, conhecidas como estereoquímica, o material à base de isomannida apresentava resistência e tenacidade semelhantes, além de elevada elasticidade, recuperando a sua forma após deformação. Notavelmente, os materiais mantiveram as suas excelentes propriedades mecânicas após pulverização e processamento térmico, que é o método habitual de reciclagem mecânica dos plásticos.
Uma modelagem computacional de ponta simulou a forma como as cadeias de polímeros se embalam e interagem para produzir propriedades poliméricas tão diferentes. As formas únicas 3D dos derivados de açúcar facilitam diferentes movimentos e interação das longas cadeias, causando a diferença enorme observada nas propriedades físicas.
Ao criar copolímeros que contêm tanto unidades isoididas como isomannidas, os pesquisadores descobriram que poderiam controlar as propriedades mecânicas e as taxas de degradação independentemente umas das outras. Assim, este sistema abre as portas ao uso de formas únicas de açúcares para ajustar de maneira independente a degradabilidade, visando um uso específico sem alterar significativamente as propriedades do material.
A semelhança química dos polímeros significa que, ao contrário de muitos plásticos commodities atuais, podem ser misturados para produzir materiais com propriedades comparáveis ou melhoradas.
Dr. Josh Worch, da Escola de Química de Birmingham e coautor da pesquisa afirmou: “A capacidade de misturar estes polímeros para criar materiais úteis oferece uma vantagem distinta na reciclagem, que muitas vezes tem de lidar com fontes misturadas”.
Dr. Connor Stubbs, também da Escola de Química de Birmingham, acrescentou: “Os plásticos à base de petróleo têm sido estudados durante décadas, por isso, alcançá-los é um enorme desafio. Podemos olhar para as estruturas e formas ímpares que a biologia oferece para criação de plásticos muito melhores com a mesma abrangência de propriedades que os atuais plásticos comerciais podem proporcionar”.
O professor da Duke University, Dr. Matthew Becker, disse: “As nossas descobertas demonstram verdadeiramente como a estereoquímica pode ser utilizada ao nível de tema central para projetar materiais sustentáveis com propriedades mecânicas realmente exclusivas”.
O Professor Andrew Dove, que liderou a equipe de pesquisa de Birmingham, observou: “Este estudo mostra realmente o que é possível se fazer com plásticos sustentáveis. Embora precisemos trabalhar mais para reduzir os custos e estudar o potencial impacto ambiental destes materiais, a longo prazo é possível que estes possam substituir os plásticos de origem petroquímica que não se degradam facilmente no ambiente”.
Foi apresentado um pedido de patente conjunta pela Universidade de Birmingham Enterprise e pela Universidade Duke. Os cientistas estão agora à procura de parceiros industriais interessados em licenciar a tecnologia.
Fonte: BPF. A sweet breakthrough: scientists develop recyclable plastics based on sugars