Novo método torna a reciclagem do vidro acrílico economicamente viável
A indústria poderia adotar o método de imediato
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Mais barato, melhor, mais prático: Investigadores da ETH Zurique desenvolveram um novo método para decompor o vidro acrílico quase na totalidade nos seus componentes químicos individuais – sem solventes nem grandes quantidades de calor. Isto torna a reciclagem do vidro acrílico uma realidade.
Em todo o mundo, utilizam-se grandes quantidades de vidro acrílico numa vasta gama de aplicações, desde vidros de janelas e luzes traseiras de automóveis até mobiliário. Com demasiada frequência, o vidro acrílico continua a acabar como resíduo, apesar de ser perfeitamente adequado para reciclagem.
A professora Athina Anastasaki da ETH, especialista em ciência dos materiais, passou anos a trabalhar em formas de decompor eficientemente o vidro acrílico nos seus componentes básicos para reutilização. Em estudos anteriores, a sua equipa demonstrou que este processo, conhecido como despolimerização, era possível em princípio, mas apenas sob condições específicas. Por exemplo, os investigadores da ETH tinham anteriormente de modificar quimicamente as cadeias poliméricas para introduzir «ligações fracas». Outras abordagens exigiam grandes quantidades de solventes ou catalisadores, ou luz UV, para iniciar ou manter a despolimerização.
Nova abordagem poupa energia e dinheiro
A professora da ETH e a sua equipa desenvolveram agora uma nova abordagem, muito mais simples, para a reciclagem de polímeros de vidro acrílico. Publicaram as suas descobertas na revista página externa *Nature Chemistry*.
Utilizando o novo método, os investigadores conseguem decompor o polímero quase na totalidade nos seus blocos de construção constituintes, conhecidos como monómeros. O rendimento de monómeros pode atingir os 98%. O material recuperado é também extremamente puro, mesmo quando a matéria-prima contém corantes ou impurezas. Os monómeros recuperados podem ser utilizados para produzir novos polímeros com a mesma qualidade que os produzidos durante o processamento inicial.
O processo requer também significativamente menos energia do que outros métodos. A despolimerização começa a pouco mais de 200 graus Celsius, em comparação com o mínimo de 400 graus anteriormente necessário. Além disso, o processo não utiliza quaisquer solventes. «O que torna a nossa nova abordagem tão empolgante é a sua simplicidade», afirma Richard Whitfield, autor principal do estudo e antigo investigador associado do grupo de Anastasaki.
Basta uma única substância
No cerne do novo método está um único composto químico pertencente a uma classe de substâncias conhecidas como N-hidroximidas. Este reagente, disponível no mercado e de baixo custo, ataca as cadeias de polímeros do vidro acrílico, quebrando-as e libertando os monómeros. Assim que o reagente é adicionado, a reação decorre por si só.
A escolha do reagente não foi por acaso. «Pesquisámos sistematicamente até encontrarmos esta substância.» Esse único reagente é suficiente para iniciar a despolimerização. «A única coisa que nos surpreendeu foi que um único produto químico fosse realmente suficiente para a reação», explica Anastasaki.
Na sua busca por um reagente adequado, o seu grupo colaborou com os professores de química da ETH Tae-Lim Choi e Gunnar Jeschke. «Sem a excelente colaboração com estes dois colegas, muitas questões teriam ficado por responder», salienta Anastasaki.
Patente registada, procura-se licenciados
Outros métodos de reciclagem química de plásticos baseiam-se num processo conhecido como pirólise, no qual os polímeros plásticos são decompostos nos seus componentes básicos a altas temperaturas, geralmente acima dos 400 graus Celsius. Além disso, os monómeros recuperados são frequentemente relativamente impuros, com níveis de impureza que podem atingir os 3%. Isto pode afetar negativamente a qualidade do plástico produzido a partir deles.
A ETH Zurich apresentou um pedido de patente para o novo método e está agora à procura de licenciados. «A concorrência na reciclagem química de plásticos é feroz», afirma Anastasaki, «especialmente nos EUA, onde grandes grupos de investigação, bem financiados, estão a trabalhar nesta área.» No entanto, graças ao sólido financiamento de base concedido pela ETH Zurich, Anastasaki consegue fazer frente a estes grupos — e, desta vez, está até um passo à frente dos seus concorrentes americanos.
A indústria poderia adotar o método imediatamente
A indústria química tem demonstrado interesse no novo método. Uma vantagem fundamental é que este poderia ser implementado utilizando a infraestrutura existente e processos padrão. «A desvantagem das nossas abordagens anteriores era que as empresas teriam de modificar os seus processos e equipamentos para as implementar. Para a maioria das empresas, isso seria demasiado dispendioso», explica Anastasaki.
Os seus próximos passos serão ampliar a escala do método e obter uma compreensão detalhada dos mecanismos de reação. Com base neste conhecimento, os investigadores da ETH pretendem desenvolver substâncias que acelerem ainda mais a decomposição dos polímeros e melhorem o rendimento dos monómeros.
Há, no entanto, um pequeno senão: o método só funciona com vidro acrílico. São necessárias abordagens diferentes para decompor outros plásticos nos seus blocos de construção constituintes. Ainda assim, a cientista de materiais mantém-se otimista: «Vamos tentar aplicar o mesmo princípio ao poliestireno, um dos plásticos mais utilizados no mundo», afirma Anastasaki.
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