Notícia

Novos plásticos biodegradáveis desenvolvidos com cianobactérias são de fácil compostagem e também recicláveis

Fonte

Universidade de Washington

Data

sexta-feira, 14 julho 2023 17:00

Áreas

Biologia. Bioplásticos. Carbono. Embalagens. Gestão de Resíduos. Indústria. Inovação. Materiais. Tecnologias.

Os plásticos  são materiais que podem ser baratos de fabricar e bastante estáveis. Mas o problema aparece quando são descartados após o uso: o material pode persistir no meio ambiente por anos. Com o tempo, o plástico se decompõe em fragmentos menores, chamados microplásticos, que podem representar problemas ambientais e de saúde significativos.

A melhor solução seria usar plásticos de base biológica biodegradáveis, mas muitos desses bioplásticos não são projetados para degradar em condições de compostagem caseira. Eles devem ser processados em instalações comerciais de compostagem, que não são acessíveis em todas as regiões.

Recentemente, uma equipe liderada por pesquisadores da Universidade de Washington, nos Estados Unidos, desenvolveu novos bioplásticos que se degradam na mesma escala de tempo que uma casca de banana em uma lixeira de casa. Esses bioplásticos são feitos inteiramente de células de cianobactérias verde-azuladas em pó, também conhecidas como espirulina. A equipe usou calor e pressão para moldar o pó de espirulina em várias formas, a mesma técnica de processamento usada para criar plásticos convencionais. Os bioplásticos da equipe da Universidade de Washington têm propriedades mecânicas comparáveis aos plásticos derivados do petróleo de uso único.

A equipe publicou os resultados na revista científica Advanced Functional Materials.

“Estávamos motivados a criar bioplásticos que fossem bioderivados e biodegradáveis em nossos quintais, além de serem processáveis, escaláveis e recicláveis”, disse a Dra. Eleftheria Roumeli, autora sênior do estudo e professora de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade de Washington. “Os bioplásticos que desenvolvemos, usando apenas espirulina, não apenas têm um perfil de degradação semelhante aos resíduos orgânicos, mas também são, em média, 10 vezes mais fortes e rígidos do que os bioplásticos de espirulina relatados anteriormente. Essas propriedades abrem novas possibilidades para a aplicação prática de plásticos à base de espirulina em vários setores, incluindo embalagens de alimentos descartáveis ou plásticos domésticos, como garrafas ou bandejas”.

Os pesquisadores optaram por usar a espirulina para fazer os bioplásticos por alguns motivos. Em primeiro lugar, a espirulina pode ser cultivada em larga escala porque já é utilizada para vários alimentos e cosméticos. Além disso, as células de espirulina sequestram dióxido de carbono à medida que crescem, tornando essa biomassa uma matéria-prima neutra em carbono ou potencialmente negativa em carbono para plásticos.

“A Espirulina também possui propriedades únicas de resistência ao fogo”, disse Hareesh Iyer, autor principal do estudo e doutorando em Ciência e Engenharia de Materiais. “Quando exposta ao fogo, ele se autoextingue instantaneamente, ao contrário de muitos plásticos tradicionais que entram em combustão ou derretem. Esta característica de resistência ao fogo torna os plásticos à base de espirulina vantajosos para aplicações onde os plásticos tradicionais podem não ser adequados devido à sua inflamabilidade. Um exemplo pode ser os racks de plástico em data centers, porque os sistemas usados para manter os servidores resfriados podem ficar muito quentes”.

A criação de produtos de plástico geralmente envolve um processo que usa calor e pressão para moldar o plástico na forma desejada. A equipe da Universidade de Washington adotou uma abordagem semelhante com seus bioplásticos.

“Isso significa que não precisaríamos redesenhar as linhas de fabricação do zero se quiséssemos usar nossos materiais em escala industrial”, disse a professora Eleftheria Roumeli. “Removemos uma das barreiras comuns entre o laboratório e a expansão para atender à demanda industrial. Por exemplo, muitos bioplásticos são feitos de moléculas extraídas da biomassa, como algas marinhas, e misturadas com modificadores de desempenho antes de serem moldadas em filmes. Esse processo requer que os materiais estejam na forma de uma solução antes da fundição, e isso não é escalável”, destacou a pesquisadora.

Outros pesquisadores usaram espirulina para criar bioplásticos, mas os bioplásticos desenvolvidos neste estudo são muito mais fortes e rígidos do que as tentativas anteriores. A equipe de pesquisa otimizou a microestrutura e a ligação desses bioplásticos alterando suas condições de processamento – como temperatura, pressão e tempo na extrusora ou prensa a quente – e estudando as propriedades estruturais dos materiais resultantes, incluindo resistência, rigidez e tenacidade.

Mas os novos bioplásticos ainda não estão prontos para uso industrial: ainda são bastante frágeis e também são sensíveis à água. A equipe está abordando essas questões e continuando a estudar os princípios fundamentais que determinam como esses materiais se comportam.

Os materiais recém-desenvolvidos também são recicláveis. “A biodegradação não é nosso cenário de fim de vida preferido. Nossos bioplásticos de espirulina são recicláveis por meio de reciclagem mecânica, que é muito acessível. As pessoas não costumam reciclar plásticos, no entanto, é um bônus adicional que nossos bioplásticos se degradem rapidamente no meio ambiente”, concluiu a professora Eleftheria Roumeli.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Washington (em inglês).

Fonte: Sarah McQuate, Universidade de Washington. Imagem: Mallory Parker, doutoranda em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade de Washington, segura um cubo de bioplástico feito de espirulina. Fonte: Mark Stone, Universidade de Washington.