Notícia

Transformando enxofre em alternativa aos plásticos

Fonte

Universidade de Liverpool

Data

quinta-feira, 29 agosto 2019 10:50

Áreas

Sustentabilidade. Química. Gestão de Resíduos. Inovação.

Com o avanço da tecnologia, a importância do enxofre – aquele material amarelo com cheiro desagradável característico – tem sido reconsiderada graças a novos compostos com  propriedades únicas que poderiam ser usados para “limpar” o ar e água e fornecer vários tipos de componentes, desde baterias à ótica, além de serem muito mais recicláveis ​​do que os materiais plásticos.

O Dr. Tom Hasell, da Universidade de Liverpool, no Reino Unido, está na vanguarda da química do enxofre industrialmente útil. Ele está interessado em materiais porosos com altas áreas de superfície que podem ter aplicações em larga escala no armazenamento, catálise e filtragem de gás. Mas muitos novos materiais da moda são limitados pelo alto custo de produção. “Estamos desenvolvendo novos materiais porosos a partir de resíduos inorgânicos e outros recursos de baixo custo ou renováveis”, diz o Dr. Hasell. “Um bom exemplo são os polímeros de enxofre, e recentemente mostramos que polímeros feitos de enxofre elementar podem ser usados ​​para filtrar o mercúrio da água”, destaca o pesquisador.

Melhorando processos existentes

Mais de 70 milhões de toneladas de enxofre são produzidas anualmente como subproduto industrial do refino de petróleo. Isso significa que está disponível por apenas US $ 100 por tonelada, além de ser uma vantagem o uso de resíduos de um processo industrial que pode contaminar o solo, alterando seu pH. No entanto, polímeros feitos apenas com enxofre puro não são estáveis ​​e se decompõem novamente em pó, mesmo à temperatura ambiente.

Ainda assim, a aplicabilidade do enxofre pode se expandir através da otimização de um processo chamado ‘vulcanização inversa’, com o qual os polímeros de enxofre são feitos – uma combinação de enxofre e outros compostos ‘reticuladores’ orgânicos que amarram os polímeros, tornando-os mais estáveis ​​e impedindo sua decomposição. Em estudo publicado na revista científica Nature Communications, o Dr. Hasell e colegas descobriram que a adição de uma pequena quantidade de um catalisador (ditiocarbamato de dietil metal) aumentaria as taxas de reação e o rendimento químico e diminuiria a temperatura necessária, evitando assim a produção de gás dissulfeto de hidrogênio, altamente indesejável.

“Isso torna a vulcanização inversa mais amplamente aplicável, eficiente, ecológica e produtiva do que as técnicas anteriores”, diz o Dr. Hasell. Ele acrescenta que isso não apenas amplia o conhecimento da química fundamental em si, mas abre as portas para uma industrialização mais ampla, porque o enxofre é um elemento muito diferente do carbono encontrado em todos os plásticos, de modo que os polímeros de enxofre têm algumas propriedades realmente interessantes.

Por exemplo, diferentemente dos polímeros de carbono, a luz infravermelha passa através de lentes de polímero de enxofre, fornecendo aplicações ópticas como lentes de imagem térmica. Além disso, há novos antimicrobianos, baterias de lítio mais estáveis ​​e compostos de enxofre porosos que podem ser usados ​​para capturar metais pesados ​​nocivos (e valiosos) como ouro e mercúrio, beneficiando a saúde humana e o meio ambiente. Algumas combinações contêm até 90% de enxofre em peso.

Colaboração internacional

O Dr. Hasell utilizou colaborações em todo o mundo para trabalhar para a realização desses desenvolvimentos. A Fábrica de Inovação de Materiais da Universidade de Liverpool é um centro de destaque mundial onde o Dr. Hasell pode caracterizar os compostos que ele produz no departamento de química. “Temos um excelente acesso à experiência das pessoas de lá e aos equipamentos compartilhados mais avançados”, diz o especialista. “Usamos técnicas como cromatografia de permeação em gel, espectroscopia no infravermelho e difração de pó para analisar nossos polímeros”.

“Também colaboramos com o Dr. John Griffin, da Universidade de Lancaster, que usou a ressonância magnética nuclear (RMN) de estado sólido para nos ajudar a entender as estruturas dos polímeros que se formaram”, concluiu o pesquisador.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

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

Fonte: Universidade de Liverpool. Imagem: Divulgação.