Novo plástico biodegradável com propriedades termoplásticas semelhantes ao polietileno
O polietileno tem várias propriedades vantajosas, mas a biodegradabilidade não é uma delas. Uma equipe de pesquisadores desenvolveu um plástico que tem propriedades termoplásticas semelhantes às do polietileno, mas também é biodegradável. O material em questão é um poliéster semicristalino que se decompõe totalmente em seus materiais de partida usando processos químicos ou biológicos suaves, como explica a equipe em seu estudo publicado na revista Angewandte Chemie International Edition.
O polietileno de alta densidade (HDPE) é um material particularmente forte e durável . Ele deve suas propriedades termoplásticas à estrutura interna de suas cadeias moleculares, que são dispostas de maneira cristalina com atração adicional devido às forças de van der Waals. As cadeias moleculares também são hidrocarbonetos puros. A combinação de cristalinidade e teor de hidrocarbonetos significa que os microorganismos, que podem degradar o plástico, não podem acessar as cadeias para quebrá-las.
O grupo de pesquisa de Stefan Mecking e colegas, da Universidade de Konstanz, na Alemanha, desenvolveu um poliéster que tem cristalinidade semelhante ao HDPE e também mantém suas propriedades mecânicas benéficas. Ao contrário do polietileno, os poliésteres também contêm grupos funcionais que teoricamente podem ser degradados quimicamente ou enzimaticamente. No entanto, em circunstâncias normais, quanto mais cristalino for um poliéster (ou seja, quanto mais semelhante ao HDPE), menos prontamente ele pode ser biodegradado.
A equipe ficou, portanto, compreensivelmente surpresa com a rapidez com que seu poliéster cristalino se degradou quando exposto a enzimas. “Testamos a degradação com enzimas naturais e foi uma ordem de grandeza mais rápida do que com nosso material de referência”, explica Mecking. Não foram apenas as soluções enzimáticas que degradaram o material: os microorganismos do solo também conseguiram compostar completamente o poliéster.
Mas o que torna este poliéster tão excepcionalmente biodegradável? A equipe conseguiu identificar a contribuição significativa do etilenoglicol, um dos blocos de construção do poliéster. Mecking acrescenta: “Este bloco de construção é realmente muito comum em poliésteres. Ele fornece um alto ponto de fusão , mas também aumenta a degradabilidade nesses materiais semelhantes ao polietileno.”
Por causa de sua boa degradabilidade química e biológica, juntamente com suas propriedades mecânicas, o novo poliéster pode encontrar aplicações como um material termoplástico reciclável com mínimo impacto ambiental. O objetivo final é a reciclagem química em circuito fechado para decompor o plástico em suas matérias-primas e produzir novos plásticos, acrescenta Mecking. O benefício adicional do plástico da equipe é que, se algum material entrar no meio ambiente apesar desse ciclo fechado, ele pode se biodegradar e não deixar nenhum impacto duradouro.
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Fonte: Marcel Eck et al, Biodegradable High-Density Polyethylene-like Material, Angewandte Chemie International Edition (2022). DOI: 10.1002/anie.202213438
