Descobrimos uma Maneira de Transformar Plástico em Moléculas de Alto Valor

Se você pensou que aquelas sacolas de plástico descartáveis frágeis representavam a maior parte de nosso problema de lixo plástico, pense novamente. O volume de plástico que o mundo joga fora todos os anos poderia reconstruir a Grande Muralha da China da Dinastia Ming – com cerca de 5.954 km de comprimento.

Nas últimas seis décadas, mais de 8,3 bilhões de toneladas métricas de plástico foram produzidas no mundo. Os plásticos são leves, versáteis, baratos e quase indestrutíveis (desde que não colocados em temperaturas muito altas). Essas propriedades os tornam incrivelmente úteis em uma enorme variedade de aplicações e propriedades particulares: são eficientes para embalagens esterilizadas de alimentos, são leves para transportar e, por isso, o transporte de produtos embalados em plástico emitem menos CO2, além de sua aplicação em têxteis e equipamentos de proteção médica.

Mas sua natureza indestrutível tem um custo. A maior parte dos plásticos se decompõe de forma extremamente lenta no ambiente – na ordem de várias centenas de anos – e estão criando uma epidemia global de lixo plástico. Suas consequências para a saúde humana e do ecossistema ainda não são completamente conhecidas, mas são potencialmente importantes.

Eu sou uma química com experiência em design de processos para produzir plásticos e me interessei em usá-lo como um grande recurso inexplorado de energia e materiais. Eu me perguntei se poderíamos transformar o lixo plástico em algo mais valioso para mantê-lo longe de aterros sanitários e do meio ambiente. Aqui vai a resposta.

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Uma nova forma de usar o lixo plástico

Os plásticos são feitos juntando um grande número de pequenas moléculas baseadas em carbono em uma variedade quase infinita de maneiras de criar cadeias de polímero. Para reutilizar esses polímeros, as instalações de reciclagem poderiam, em princípio, derretê-los e remodelá-los, mas as propriedades dos plásticos tendem a se deteriorar. Os materiais resultantes quase nunca são adequados para seu uso original, embora possam ser usados para fazer coisas de valor inferior, como madeira plástica. O resultado é uma taxa efetiva de reciclagem muito baixa.

Uma nova abordagem envolve quebrar as longas cadeias em pequenas moléculas novamente. O desafio é como fazer isso de maneira precisa. Uma vez que o processo de fazer as correntes de polímero, em primeiro lugar, libera muita energia, revertê-lo requer a adição de uma grande quantidade de energia de volta. Geralmente, isso significa aquecer o material a uma temperatura alta – mas aquecer o plástico faz com que o material se torne uma grande bagunça.

Minha equipe na UC Santa Barbara, trabalhando com colegas da Universidade de Illinois Urbana-Champaign e Cornell, descobriu uma maneira limpa de transformar o polietileno em moléculas menores e úteis. O polietileno é um dos tipos de plástico mais úteis e usados do mundo. É também um dos maiores contribuintes para o lixo plástico. Representa um terço das quase 400 milhões de toneladas métricas de plástico que o mundo produz todos os anos, para fins que vão desde alimentos esterilizados e embalagens médicas, filmes e revestimentos impermeáveis, isolamento de cabos e fios, materiais de construção e tubos de água, a roupas para quadril e joelho resistentes ao desgaste e joelheiras e até coletes à prova de balas.

 

Como funciona o novo processo

O processo que desenvolvemos não requer altas temperaturas, mas depende de pequenas quantidades de um catalisador contendo um metal que remove um pouco de hidrogênio da cadeia do polímero. O catalisador então usa esse hidrogênio para cortar as ligações que mantêm a cadeia de carbono unida, criando pedaços menores. A chave é usar o hidrogênio assim que ele se formar, de modo que o corte da corrente forneça a energia para produzir mais hidrogênio. Esse processo é repetido várias vezes para cada cadeia, transformando o polímero sólido em líquido.

Um processo simples transforma os resíduos de plástico de polietileno em líquidos valiosos quando são expostos a um catalisador químico sólido e um pouco de calor. Fonte: Fan Zhang, UCSB, Creative Commons

O corte desacelera naturalmente quando as moléculas atingem um certo tamanho, então é fácil evitar que as moléculas se tornem muito pequenas. Somos capazes de recuperar o líquido valioso antes que ele se transforme em gases menos úteis. A maioria das moléculas no líquido recuperado são alquilbenzenos, que são úteis como solventes e podem ser facilmente transformados em detergentes. O mercado global para esse tipo de molécula gira em torno de US$ 9 bilhões anuais – cerca de R$ 48 bilhões.

Transformar resíduos de plástico em moléculas valiosas é chamado de upcycling. Embora nosso estudo tenha representado uma demonstração em pequena escala, uma análise econômica preliminar sugere que ele poderia ser facilmente adaptado para se tornar ganhar escala muito maior nos próximos anos. Manter o plástico fora do meio ambiente, reutilizando-o de uma maneira que faça sentido do ponto de vista econômico, é uma situação onde todos ganham.

Texto escrito por Susannah Scott. Artigo originalmente publicado no The Conversation e traduzido para o Modefica sob licença Creative Commons. Leia o artigo original aqui.

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