Um novo método para reciclar o Nylon-6 desvinculando as cadeias poliméricas
Nylon-6 é um plástico resistente e não biodegradável que não pode ser reciclado por métodos convencionais. Uma nova maneira foi apresentada por uma equipe dos Estados Unidos na revista Angewandte Chemie International Edition.
Com um catalisador trisamido de lantânio facilmente acessível, o Nylon-6 pode ser despolimerizado de forma altamente seletiva, quase quantitativa, sem solvente e em temperaturas moderadas para recuperar o monômero, ε-caprolactama. Os monômeros são removidos sequencialmente de uma extremidade do polímero, assim como o desenrolar de pérolas de um colar.
Nylon é o tecido do qual são feitas as meias. É também o material de escolha para muitas aplicações em áreas como fabricação de automóveis, embalagens, infraestrutura, têxteis e pesca. Suas propriedades vantajosas, como elasticidade, resistência química, alta resistência à tração e alta resistência à abrasão atrapalham sua biodegradabilidade. Redes de pesca de náilon abandonadas, por exemplo, representam cerca de 10% dos resíduos plásticos nos oceanos.
Industrialmente, a variante Nylon-6 é feita por meio de uma polimerização de abertura de anel de ε-caprolactama em uma escala de 5 milhões de toneladas por ano. O volume do mercado está projetado para atingir 21,5 bilhões de dólares até 2026. Os montes de lixo estão crescendo correspondentemente, aumentando o perigo para o meio ambiente e nossa saúde. Além disso, a produção de Nylon-6 tem uma grande pegada de carbono.
O monômero, ε-caprolactama, é feito de matérias-primas de base fóssil em um processo caro de várias etapas. Sua recuperação economizaria recursos e economizaria nos custos de produção e energia. Há, portanto, uma alta demanda por uma economia circular para o Nylon-6.
Enquanto a reciclagem de alguns outros plásticos está aumentando lentamente, o Nylon-6 é muito difícil de reciclar. Derretê-lo para dar-lhe uma nova forma não é possível porque se decompõe parcialmente nas altas temperaturas exigidas. Queimá-lo para produção de energia também não é possível porque forma compostos tóxicos como o cianeto de hidrogênio. Métodos anteriores de reciclagem química provaram ser muito complexos e ineficazes ou requerem produtos químicos problemáticos.
Uma equipe liderada por Yosi Kratish e Tobin J. Marks da Northwestern University e do National Renewable Energy Laboratory desenvolveu agora um novo e eficiente processo catalítico para a reciclagem do Nylon-6.
O nylon-6 é despolimerizado em ε-caprolactama com mais de 95% de seletividade e mais de 90% de rendimento – sem solventes ou produtos químicos tóxicos e à temperatura amena de 240°C. As misturas de polietileno, polipropileno ou tereftalato de polietileno não interferem.
O sucesso da equipe se baseia em um catalisador baseado em complexos trisamido disponíveis comercialmente dos metais de terras raras. Um complexo de lantânio demonstrou a maior atividade catalítica. Dados experimentais e cálculos sugerem um novo mecanismo para a reação. Na primeira etapa, um íon de hidrogênio é removido de uma ligação amida N-H terminal e o catalisador é ligado covalentemente ao polímero. Posteriormente, as unidades de ε-caprolactama são separadas do final da cadeia uma a uma em um processo de calúnia.
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Fonte: Lukas Wursthorn et al, Selective Lanthanide-Organic Catalyzed Depolymerization of Nylon-6 to ϵ-Caprolactam, Angewandte Chemie International Edition (2022). DOI: 10.1002/anie.202212543
