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Modificação em processo de produção de plásticos termofixos viabiliza reciclagem

Pesquisadores do MIT adicionaram monômeros de silil-éter aos precursores líquidos que formam o pDCPD

Getty Images

Fonte

MIT | Instituto de Tecnologia de Massachusetts

Data

quarta-feira, 29 julho 2020 10:35

Áreas

Gestão de Resíduos. Química. Reciclagem.

Os polímeros termofixos – que incluem epóxis, poliuretanos e borracha usados ​​para pneus – são encontrados em muitos produtos que precisam ser duráveis ​​e resistentes ao calor, como carros ou eletrodomésticos. Uma desvantagem desses materiais é que eles normalmente não podem ser facilmente reciclados após o uso, porque as ligações químicas que os mantêm unidos são mais fortes do que as encontradas em outros materiais, como nos termoplásticos.

Pesquisadores da área de Química do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos, desenvolveram uma maneira de modificar os plásticos termofixos com um ligante químico que facilita a decomposição dos materiais, mas ainda lhes permite continuar com a resistência mecânica que os torna tão úteis.

Em um estudo publicado na revista científica Nature, os pesquisadores mostraram que poderiam produzir uma versão degradável de um plástico termofixo chamado polidiciclopentadieno (pDCPD), transformá-lo em pó e usá-lo para criar mais pDCPD. Eles também propuseram um modelo teórico sugerindo que sua abordagem poderia ser aplicável a uma ampla gama de plásticos e outros polímeros, como a borracha.

“Este trabalho revela um princípio fundamental de design que acreditamos ser geral para qualquer tipo de termofixo com essa arquitetura básica”, disse o Dr. Jeremiah Johnson, professor de Química do MIT e autor sênior do estudo.

Difícil de reciclar

Os termofixos são uma das duas principais classes de plásticos, juntamente com os termoplásticos. Os termoplásticos incluem polietileno e polipropileno, que são usados ​​para sacolas plásticas e outros plásticos descartáveis, como embalagens de alimentos. Esses materiais são feitos aquecendo pequenos pellets de plástico até derreterem, moldando-os na forma desejada e deixando-os esfriarem novamente em um sólido.

Os termoplásticos, que representam cerca de 75% da produção mundial de plásticos, podem ser reciclados aquecendo-os novamente até que se tornem líquidos, para que possam ser remoldados para uma nova forma.

Os plásticos termofixos são fabricados por um processo semelhante, mas depois que são resfriados de um líquido para um sólido, é muito difícil devolvê-los ao estado líquido. Isso ocorre porque as ligações que se formam entre as moléculas do polímero são ligações covalentes, que são muito difíceis de romper. Quando aquecidos, os plásticos termofixos normalmente queimam antes de serem remoldados, disse o professor Johnson.

“Uma vez definidos em uma determinada forma, ficam nessa forma durante toda a vida. Muitas vezes não há uma maneira fácil de reciclá-los”, explicou o pesquisador.

Os pesquisadores adicionaram monômeros de silil-éter aos precursores líquidos que formam o pDCPD. Eles descobriram que, se o monômero de silil-éter constituísse entre 7,5 e 10% do material total, o pDCPD manteria sua resistência mecânica, mas poderia ser decomposto em pó solúvel após exposição a íons fluoreto. “Essa foi a primeira coisa interessante que encontramos: podemos tornar o pDCPD degradável sem prejudicar suas propriedades mecânicas úteis”, explicou o professor Johnson.

Novos materiais

Em uma segunda fase do estudo, os pesquisadores tentaram reutilizar o pó resultante para formar um novo material de pDCPD. Após dissolver o pó na solução precursora usada para fazer pDCPD, eles conseguiram fazer novos termofixos de pDCPD a partir do pó reciclado. “Esse novo material tem propriedades mecânicas quase indistinguíveis e, de certa forma, aprimoradas, em comparação ao material original”, destacou o professor.

“Se os tipos certos de monômeros degradáveis ​​puderem ser encontrados para outros tipos de reações de polimerização, essa abordagem poderá ser usada para criar versões degradáveis ​​de outros materiais termofixos, como acrílicos, epóxis, silicones ou borracha vulcanizada”, concluiu o Dr. Johnson.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do MIT (em inglês).

Fonte: Anne Trafton, MIT News Office. Imagem: Getty Images.

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