Destaque

Polímeros de base biológica podem ser transformados em fertilizantes

Fonte

Instituto de Tecnologia de Tóquio

Data

quinta-feira, 4 novembro 2021 07:05

Os plásticos invadiram o mundo a partir do último século, encontrando aplicações em praticamente todos os setores. No entanto, o surgimento desses polímeros sintéticos, que formam a base dos plásticos, contribuiu para muitos problemas ambientais sérios. O pior deles é o uso excessivo de compostos petroquímicos e o descarte de materiais não biodegradáveis ​​sem reciclagem: apenas 14% de todos os resíduos de plástico são reciclados.

Para resolver o enigma do plástico, há a necessidade  de desenvolver sistemas “circulares”, nos quais os materiais de origem usados ​​para produzir os plásticos completam o ciclo após o descarte e a reciclagem. No Instituto de Tecnologia de Tóquio, no Japão, uma equipe de cientistas liderada pelo professor Dr. Daisuke Aoki e pelo professor Dr. Hideyuki Otsuka é pioneira em um novo conceito. Em seu novo processo ecologicamente correto, os plásticos produzidos com biomassa (bioplásticos) são reciclados quimicamente em fertilizantes. O estudo foi publicado na revista científica Green Chemistry, que tem foco em pesquisas inovadoras em tecnologias sustentáveis ​​e ecologicamente corretas.

A equipe se concentrou no poli (carbonato de isossorbida), ou ‘PIC’, um tipo de policarbonato de base biológica que tem recebido muita atenção como alternativa aos policarbonatos à base de petróleo. O PIC é produzido usando um material não tóxico derivado da glicose, denominado isossorbida (ISB), como monômero. A parte interessante é que as ligações de carbonato que unem as unidades ISB podem ser quebradas usando amônia (NH3) em um processo conhecido como ‘amonólise’. O processo produz ureia, uma molécula rica em nitrogênio que é amplamente utilizada como fertilizante. Embora essa reação química não fosse segredo para a ciência, poucos estudos sobre a degradação de polímeros se concentraram nos usos potenciais de todos os produtos de degradação, em vez de apenas os monômeros.

Primeiro, os cientistas investigaram quão bem a amonólise completa do PIC poderia ser conduzida em água em condições amenas (30° C e pressão atmosférica). A lógica por trás dessa decisão foi evitar o uso de solventes orgânicos e quantidades excessivas de energia. A equipe analisou cuidadosamente todos os produtos da reação por vários meios, incluindo espectroscopia de ressonância magnética nuclear, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier e cromatografia de permeação em gel.

Embora conseguissem produzir ureia dessa forma, a degradação do PIC não foi completa mesmo após 24 horas, com muitos derivados de ISB ainda presentes. Portanto, os pesquisadores tentaram aumentar a temperatura e descobriram que a degradação completa poderia ser alcançada em cerca de seis horas a 90° C. O Dr. Aoki destacou os benefícios dessa abordagem: “A reação ocorre sem nenhum catalisador, demonstrando que a amonólise do PIC pode ser facilmente realizada com amônia aquosa e aquecimento. Assim, este procedimento é operacionalmente simples e ecologicamente correto do ponto de vista da reciclagem química”.

Finalmente, como uma prova de conceito de que todos os produtos de degradação do PIC podem ser usados ​​diretamente como fertilizante, a equipe conduziu experimentos de crescimento de plantas com Arabidopsis thaliana, um organismo modelo. Os pesquisadores descobriram que as plantas tratadas com todos os produtos de degradação PIC cresceram melhor do que as plantas tratadas apenas com ureia.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa no Instituto de Tecnologia de Tóquio (em inglês).

Fonte: Instituto de Tecnologia de Tóquio.