Plástico de polietileno reciclado melhor com truque metálico

3 de outubro de 2022

Ellen Phiddian é jornalista científica na Cosmos. Ela possui bacharelado (com honras) em química e comunicação científica e mestrado em comunicação científica, ambos pela Universidade Nacional Australiana.

O polietileno é um dos tipos de plástico mais comuns no mundo.

Embora seja fácil de fazer, é terrivelmente difícil de quebrar novamente, tornando a reutilização e a reciclagem complicadas.

Mas uma equipa de químicos norte-americanos descobriu uma nova forma de transformar o polietileno em componentes – uma descoberta que poderá um dia torná-lo totalmente circular.

“À medida que são reciclados, muitos plásticos de polietileno são transformados em materiais de baixa qualidade. Você não pode pegar um saco plástico e depois fazer outro saco plástico com as mesmas propriedades”, diz o professor John Hartwig, químico organometálico da Universidade da Califórnia, Berkeley, EUA.

Hartwig é autor sênior de um artigo na Science, que descreve como a longa cadeia molecular (polímero) do polietileno pode ser decomposta em propileno, também chamado de propeno: uma matéria-prima útil para uma variedade de coisas diferentes.

“Se você puder levar aquele saco de polímero de volta aos seus monômeros, quebrá-lo em pequenos pedaços e repolimerizá-lo, então, em vez de extrair mais carbono do solo, você usará isso como fonte de carbono para fazer outras coisas – por exemplo, polipropileno ”, diz Hartwig.

“Usaríamos menos gás de xisto para esse fim, ou para outros usos do propeno, e para preencher a chamada lacuna do propileno.”

O polietileno é feito de átomos de carbono conectados entre si em uma longa cadeia, com átomos de hidrogênio ramificando-se lateralmente.

A ligação entre os átomos de carbono – a ligação carbono-carbono – é difícil de quebrar, e ainda mais complicada de quebrar de forma sistemática.

A inovação dos pesquisadores foi usar alguns metais diferentes para catalisar duas reações diferentes.

O primeiro depende de um catalisador feito de irídio, ou platina e zinco, para modificar a resistente ligação carbono-carbono.

“Pegamos um hidrocarboneto saturado – todas ligações simples carbono-carbono – e removemos algumas moléculas de hidrogênio do polímero para formar ligações duplas carbono-carbono, que são mais reativas do que ligações simples carbono-carbono”, diz Hartwig.

“Algumas pessoas observaram esse processo, mas ninguém o conseguiu em um polímero verdadeiro.”

Então, os pesquisadores descobriram que um catalisador à base de paládio poderia atacar essa ligação e usá-la para quebrar progressivamente o polímero com uma substância chamada etileno.

“Uma vez que temos uma cadeia longa com uma ligação dupla carbono-carbono no final, o nosso catalisador pega essa ligação dupla carbono-carbono e isomeriza-a, com um carbono dentro”, diz Hartwig.

“O etileno reage com aquele produto isomerizado inicial para produzir propileno e um polímero quase idêntico, apenas mais curto, com uma ligação dupla no final.

“E então ele faz a mesma coisa repetidamente. Ele dá um passo para dentro, se apega; entra, se separa; entra e se cliva até que todo o polímero seja cortado em pedaços de três carbonos. De uma extremidade da corrente, ele apenas mastiga a corrente e cospe propilenos até que não haja mais corrente.”

Eles conseguiram converter 80% do seu polietileno em propileno: pequenas moléculas com três átomos de carbono cada.

Ainda há muito trabalho a ser feito antes que o processo possa ser industrializado.

Neste momento, por exemplo, ambos os catalisadores precisam de estar na forma líquida – os investigadores esperam encontrar catalisadores sólidos, porque são mais fáceis de reutilizar.

Hartwig diz que a técnica está “longe de ser comercializada”.

“Mas é fácil ver como este novo processo converteria a maior quantidade de resíduos plásticos numa enorme matéria-prima química – com muito mais desenvolvimento, é claro.”

Publicado originalmente pela Cosmos como Um pedaço de metal pode transformar plástico vexatório em matéria-prima sustentável