Na Virginia Tech, por meio de uma técnica inovadora, pesquisadores convertem polietileno em sabão por meio de upcycling. Essa descoberta é baseada na similaridade inesperada entre polietileno e ácidos graxos, que são usados para fazer sabão. A equipe criou com sucesso moléculas de polietileno de cadeia curta ao quebrar cadeias de polietileno usando um novo processo de termólise de gradiente de temperatura. Isso agora pode ser usado para fazer sabão.
Pesquisadores da Virginia Tech desenvolveram com sucesso uma técnica inovadora, e estão fazendo sabão de polietileno. O processo envolve transformar plásticos em surfactantes valiosos. Esses produtos químicos são amplamente empregados na produção de produtos essenciais do dia a dia, como sabão e detergente.
Plásticos e sabões são muito diferentes em termos de textura, aparência e, mais importante, suas aplicações práticas. Há uma conexão molecular surpreendente entre os dois. O polietileno, um dos plásticos mais frequentemente empregados no mundo, exibe uma semelhança notavelmente próxima com a estrutura química de um ácido graxo. Este ácido graxo é usado como um precursor químico para a produção de sabão. Embora ambos os materiais sejam feitos de longas cadeias de carbonos, em direção ao final da cadeia em ácidos graxos há um grupo extra de átomos.
As semelhanças entre o polietileno e os ácidos graxos levaram Guoliang “Greg” Liu, professor associado de química na Faculdade de Ciências da Virgínia, acreditar que era possível converter polietileno em ácidos graxos. Com alguns passos extras, isso poderia ser usado para fazer sabão. Ele precisava encontrar uma maneira de quebrar uma longa cadeia de polietileno em cadeias mais curtas, mas não muito curtas.
A eficiência também era importante. Liu acreditava firmemente que existia uma imensa oportunidade de revolucionar o processo de upcycling, transformando o aparentemente resíduos plásticos insignificantes em uma mercadoria valiosa e prática.
Fonte de inspiração
Enquanto aproveitava uma aconchegante noite de inverno perto da lareira, Liu teve um momento de inspiração. Ele observou a fumaça subindo do fogo e percebeu que ela consistia em pequenas partículas criadas quando a madeira queimava. Embora seja importante evitar queimar plásticos em lareiras devido a preocupações de segurança e ambientais, a curiosidade de Liu foi despertada quando ele contemplou o resultado potencial de queimar polietileno com segurança em um laboratório.
Liu, bolsista do Blackwood Junior Faculty em Ciências Biológicas no Departamento de Química, disse: “A lenha é feita principalmente de polímeros como a celulose. A combustão da lenha quebra esses polímeros em cadeias curtas e, então, em pequenas moléculas gasosas antes da oxidação completa para dióxido de carbono.”
“Se quebrarmos de forma semelhante as moléculas de polietileno sintético, mas interrompermos o processo antes que elas se quebrem completamente em pequenas moléculas gasosas, então deveríamos obter moléculas de cadeia curta, semelhantes ao polietileno”, O professor Liu acrescentou.
Liu colaborou com Zhen Xu e Eric Munyaneza, dois estudantes de doutorado em química em seu laboratório, para construir um reator compacto e eficiente semelhante a um forno. Este design inovador facilitou a aplicação da termólise de gradiente de temperatura para aquecer polietileno, produzindo resultados extraordinários.
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O Processo
O forno atinge uma temperatura na parte inferior suficientemente alta para romper as cadeias poliméricas, enquanto no topo, ele é resfriado a uma temperatura baixa o suficiente para evitar qualquer quebra posterior. Seguindo o processo de termólise, eles coletaram a substância restante, assemelhando-se à remoção de fuligem de uma chaminé. Para sua alegria, a intuição de Liu provou estar correta, pois consistia em polietileno de cadeia curta, especificamente, na forma de ceras.
Segundo o professor Liu, “Este foi o primeiro passo no desenvolvimento de um método para reciclar plásticos em sabão.”
Os pesquisadores convertem o polietileno em sabão por meio da reciclagem criativa, que é o primeiro sabão do mundo feito de plástico. A equipe então adicionou mais algumas etapas, como saponificação, um processo envolvido na fabricação de sabão. Para levar o processo adiante, a equipe buscou a assistência de especialistas em modelagem computacional, analistas econômicos e outros profissionais.
Vários desses especialistas foram trazidos a bordo graças às suas conexões com o Macromolecules Innovation Institute na Virginia Tech. O grupo trabalhou colaborativamente para documentar cuidadosamente e aprimorar o processo de upcycling, chegando a um ponto em que agora está preparado para ser compartilhado com a comunidade científica.
Zhen Xu, disse o principal autor do artigo, “Nossa pesquisa demonstra uma nova rota para upcycling de plástico sem usar novos catalisadores ou procedimentos complexos. Neste trabalho, mostramos o potencial de uma estratégia tandem para reciclagem de plástico. Isso vai esclarecer as pessoas para desenvolver designs mais criativos de procedimentos de upcycling no futuro.”
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Aplicável em outros plásticos
O polietileno foi o plástico inicial que motivou este projeto. No entanto, o método de upcycling também pode ser aplicado a outro plástico chamado polipropileno. De embalagens de produtos a recipientes de alimentos e tecidos, esses dois materiais formam uma parcela significativa dos plásticos que os consumidores encontram diariamente.
Vantagens da Técnica de Upcycling
O método inovador de reciclagem criativa de Liu é vantajoso nas seguintes maneiras.
- Em comparação com certas técnicas de reciclagem atualmente em uso, ela elimina a necessidade de triagem específica de plástico para evitar contaminação.
- Ele pode processar ambos os tipos de plástico simultaneamente, eliminando a necessidade de separação trabalhosa.
- Isso não só contribui para a relação custo-benefício do método, mas também minimiza sua pegada ambiental.
- Essa técnica de upcycling requer apenas plástico e calor para começar. Enquanto os estágios subsequentes do processo exigem alguns ingredientes extras para converter as moléculas de cera em ácidos graxos e sabão, a conversão inicial do plástico é uma reação simples e direta.
Requisitos para tornar a reciclagem upcycling eficaz
Para que o upcycling tenha um impacto significativo, o produto final deve possuir valor suficiente para não apenas compensar as despesas do processo, mas também torná-lo mais economicamente atrativo do que as alternativas de reciclagem disponíveis. Sabão e produtos relacionados estão em alta demanda, semelhante à demanda por plásticos.
O professor Liu disse: “Esta pesquisa estabelece as bases para uma nova maneira de reduzir o desperdício, canalizando plásticos usados para a produção de outros materiais úteis.”
Ele espera que as instalações de reciclagem no mundo todo gradualmente adotem essa técnica. Os consumidores podem eventualmente comprar produtos de sabão inovadores e sustentáveis que ajudem a reduzir o desperdício de plástico em aterros sanitários.
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“Por esta razão, a transformação de plásticos em sabões pode ser demonstrada como economicamente viável”, acrescentou o Professor Liu.
O autor principal Zhen Xu disse: “Deve-se perceber que a poluição plástica é um desafio global, e não um problema de alguns países tradicionais. Comparado a um processo sofisticado e um catalisador ou reagente complexo, um processo simples pode ser mais acessível a muitos outros países no mundo todo. Espero que este possa ser um bom começo para a guerra contra a poluição plástica.”
O professor Liu é membro do programa de nanociência, uma parte prestigiosa da estimada Academy of Integrated Science do College of Science. Além disso, ele também é afiliado ao Department of Materials Science and Engineering do renomado Virginia Tech College of Engineering. Os pesquisadores convertem polietileno em sabão por meio de upcycling e o projeto envolveu colaboração com pesquisadores do Department of Chemical Engineering. A colaboração desempenhou um papel vital na contribuição para o desenvolvimento do artigo de pesquisa.
fonte Reciclagem química de polietileno, polipropileno e misturas para surfactantes de alto valor
