Esse novo processo poderia finalmente transformar sacolas de polietileno, plásticos, em algo útil?

Os plásticos de polietileno – em particular, o onipresente saco plástico que prejudica a paisagem – são notoriamente difíceis de reciclar. Eles são resistentes e difíceis de quebrar e, se forem reciclados, são derretidos em um ensopado de polímero, útil principalmente para decks e outros produtos de baixo valor.

Mas um novo processo desenvolvido na Universidade da Califórnia, Berkeley, e no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) pode mudar tudo isso. O processo utiliza catalisadores para quebrar os longos polímeros de polietileno (PE) em pedaços uniformes – a molécula de propileno com três carbonos – que são as matérias-primas para a fabricação de outros tipos de plástico de alto valor, como o polipropileno.

O processo, reconhecidamente nas fases iniciais de desenvolvimento, transformaria um produto residual – não apenas sacos e embalagens de plástico, mas todos os tipos de garrafas de plástico PE – num produto importante e com elevada procura. Os métodos anteriores para quebrar as cadeias de polietileno exigiam altas temperaturas e proporcionavam misturas de componentes com demanda muito menor. O novo processo poderia não apenas reduzir a necessidade de produção de propileno por combustível fóssil, muitas vezes chamado de propeno, mas também ajudar a preencher uma necessidade atualmente não atendida pela indústria de plásticos de mais propileno.

“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”, disse John Hartwig, presidente Henry Rapoport de Química Orgânica da UC Berkeley. “Mas se você puder levar esse 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. Usaríamos menos gás de xisto para esse fim, ou para outros usos do propeno, e para preencher a chamada lacuna do propileno.”

Os plásticos de polietileno representam cerca de um terço de todo o mercado de plásticos em todo o mundo, com mais de 100 milhões de toneladas produzidas anualmente a partir de combustíveis fósseis, incluindo o gás natural obtido por fraturação hidráulica, muitas vezes chamado de gás de xisto.

Apesar dos programas de reciclagem – os produtos recicláveis ​​de PE são designados com os números de plástico 2 e 4 – apenas cerca de 14% de todos os produtos de plástico polietileno são reciclados. Devido à sua estabilidade, os polímeros de polietileno são difíceis de decompor em seus componentes ou despolimerizar, portanto, a maior parte da reciclagem envolve derretê-los e moldá-los em outros produtos, como móveis de jardim, ou queimá-los como combustível.

Despolimerizar o polietileno e transformá-lo em propileno é uma forma de upcycling – isto é, produzir produtos de maior valor a partir de resíduos essencialmente de valor zero, ao mesmo tempo que reduz o uso de combustíveis fósseis.

Hartwig e seus colegas publicarão os detalhes de seu novo processo catalítico esta semana na revista Science.

Hartwig é especialista no uso de catalisadores metálicos para inserir ligações incomuns e reativas em cadeias de hidrocarbonetos, a maioria das quais à base de petróleo. Novos grupos químicos podem então ser adicionados a estas ligações reativas para formar novos materiais. O polietileno hidrocarboneto, que normalmente ocorre como uma cadeia polimérica de talvez 1.000 moléculas de etileno – cada etileno é composto de dois átomos de carbono e quatro átomos de hidrogênio – proporcionou à sua equipe um desafio devido à sua não reatividade geral.

Com uma bolsa do Departamento de Energia dos EUA para investigar novas reações catalíticas, Hartwig e os estudantes de pós-graduação Steven Hanna e Richard J. “RJ” Conk tiveram a ideia de quebrar duas ligações carbono-hidrogênio no polietileno com um catalisador – inicialmente, um catalisador de irídio e, mais tarde, com catalisadores de platina-estanho e platina-zinco - para criar uma ligação dupla carbono-carbono reativa, que serviria como calcanhar de Aquiles. Com esta fenda na armadura das ligações carbono-hidrogênio do polímero, eles poderiam então desvendar a cadeia do polímero por reação com etileno e dois catalisadores adicionais que reagem cooperativamente.