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 Virginia Tech , a acreditar que era possível converter o polietileno em ácidos graxos . Com algumas etapas adicionais, isso poderia ser usado para fabricar 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 para revolucionar o processo de upcycling, transformando o aparentemente insignificante resíduo plástico 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 programa Blackwood Junior Faculty Fellowship em Ciências da Vida no Departamento de Química, afirmou: “A lenha é composta principalmente de polímeros como a celulose. A combustão da lenha quebra esses polímeros em cadeias curtas e, em seguida, em pequenas moléculas gasosas antes da oxidação completa em dióxido de carbono.”
“Se decompormos as moléculas de polietileno sintético de forma semelhante, mas interrompermos o processo antes que elas se decomponham completamente em pequenas moléculas gasosas, então deveremos obter moléculas de cadeia curta, semelhantes ao polietileno”, acrescentou o Professor Liu.
Liu colaborou com Zhen Xu e Eric Munyaneza , dois estudantes de doutorado em química de seu laboratório, para construir um reator compacto e eficiente semelhante a um forno. Esse design inovador facilitou a aplicação da termólise com 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 de polímero , enquanto na parte superior, a temperatura é reduzida o bastante para evitar qualquer quebra adicional. Após o processo de termólise , eles coletaram a substância restante, semelhante à remoção de fuligem de uma chaminé. Para sua alegria, a intuição de Liu provou-se 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 transformar plásticos em sabão.”
Os pesquisadores converteram polietileno em sabão por meio de upcycling, criando o primeiro sabão do mundo feito a partir de plástico . A equipe então adicionou algumas etapas extras, como a saponificação, um processo comum na fabricação de sabão . Para aprimorar ainda mais o processo, a equipe buscou a ajuda 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 , o autor principal do artigo, afirmou: “Nossa pesquisa demonstra uma nova rota para a reciclagem de plástico sem o uso de catalisadores inovadores ou procedimentos complexos. Neste trabalho, mostramos o potencial de uma estratégia combinada para a reciclagem de plástico. Isso inspirará as pessoas a desenvolverem projetos mais criativos de procedimentos de reciclagem 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 para alimentos e tecidos, esses dois materiais representam uma parcela significativa dos plásticos com os quais os consumidores se deparam 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 afirmou: "Esta pesquisa estabelece as bases para uma nova forma de reduzir o desperdício, canalizando os 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 essa razão, transformar plástico em sabão pode ser demonstrado como economicamente viável”, acrescentou o professor Liu.
O autor principal, Zhen Xu, afirmou: “Devemos compreender que a poluição plástica é um desafio global, e não um problema restrito a alguns poucos países. Em comparação com um processo sofisticado e um catalisador ou reagente complexo, um processo simples pode ser mais acessível a muitos outros países em todo o mundo. Espero que este seja um bom começo na luta 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.
