Um novo método para a reutilização criativa do polietileno
Adequado para produção em massa como matéria-prima para o nylon
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Seria extremamente benéfico para o ambiente e para o clima se, no futuro, o nylon — conhecido quimicamente como poliamida — pudesse ser produzido em grande escala a partir de resíduos plásticos, em vez de a partir do petróleo, como tem sido a norma até agora. No LIKAT, em Rostock, os químicos estão a explorar esta abordagem. Conseguiram converter seletivamente o polietileno — o principal componente de todos os resíduos plásticos — em ácidos dicarboxílicos, que podem servir como precursores químicos do nylon. A reação decorre em condições suaves e nem sequer requer um catalisador. O objetivo é desenvolver um processo à escala de uma unidade-piloto. Para tal, a equipa pretende aumentar a seletividade e elucidar os mecanismos de reação.
A pirólise já não é sustentável
O polietileno, o material utilizado nos omnipresentes sacos de plástico, juntamente com o polipropileno, representa quatro quintos dos resíduos plásticos — cerca de 400 milhões de toneladas métricas por ano a nível mundial. A pirólise tornou-se o método consagrado para a reciclagem química destas poliolefinas, como explica o Dr. Esteban Mejía, líder de grupo no Instituto Leibniz de Catálise (LIKAT): «O plástico é queimado de forma controlada a temperaturas que podem atingir os 600 graus Celsius.»
Embora o resultado seja, de facto, «óleo de alta qualidade» e o processo não emita qualquer CO₂, a enorme quantidade de energia consumida significa que a pirólise deixa uma pegada de CO₂ tão grande que as autoridades ambientais estão a dar o alarme. Nos EUA, as instalações de pirólise já estão a ser encerradas.
Espécies reativas de oxigénio como ferramenta
Isto levanta a questão das alternativas. Os investigadores conhecem vários processos catalíticos que funcionam por oxidação, tal como a pirólise, afirma Esteban Mejía. «Nestes processos, forma-se uma espécie reativa de oxigénio — a que chamamos ROS — na superfície do polietileno.» Como os químicos já sabem, são precisamente estas espécies que importam. Dr. Mejía: «As ROS decompõem quimicamente o polietileno. Essencialmente, corroem o material.»
No entanto, esta reação requer alta pressão, o que torna o processo explosivo. «Não é fácil ampliá-lo para uma escala prática.» Além disso, os catalisadores são à base de metais preciosos, o que torna todo o processo dispendioso e também dependente do mercado volátil de matérias-primas.
Durante a sua revisão da literatura, o grupo do Dr. Mejía encontrou relatos de colegas que produziram ácido dicarboxílico de polietileno com comprimentos de cadeia não específicos, incluindo a utilização de ácido nítrico altamente concentrado a 180 graus Celsius e num micro-ondas. «Estes são processos bastante agressivos», afirma Esteban Mejía, «mas ficámos intrigados com a ideia de aprofundar a via do ácido nítrico e simplificar o processo.»
Mais simples significa: diluído e utilizando H₂O₂
Desde abril de 2026, um investigador de pós-doutoramento, o Dr. Satyajit Panda, tem vindo a trabalhar neste tema, com a colaboração temporária de um estudante de mestrado da Universidade de Rostock. Através de mais investigação e de um processo de tentativa e erro, como refere o Dr. Mejía, o grupo acabou por chegar a uma reação simples. O efeito foi fascinante: «Coloca-se pedaços de um saco de plástico num tubo de ensaio contendo ácido nítrico altamente diluído e peróxido de hidrogénio, aquece-se a mistura até um máximo de 120 graus e observa-se o polietileno a dissolver-se.»
Controlar a reação, no entanto, não é tão simples. «É importante manter um regime específico de aporte de calor», explica Esteban Mejía. Isto porque a conversão do polietileno em ácido dicarboxílico envolve várias etapas. Se se deixar os produtos intermédios permanecerem durante demasiado tempo, a reação decorre de forma subótima e acaba por produzir uma mistura complexa.
Seletividade e mecanismo de reação
O ácido dicarboxílico é constituído por cadeias de átomos de carbono de comprimentos variáveis. As publicações anteriores relatam resultados de reações com comprimentos de cadeia que variam entre dois e mais de 40 átomos de carbono. «Os autores utilizaram-no como tensioativo para a produção de sabão», afirma Esteban Mejía. O produto-alvo dos químicos de Rostock, no entanto, é uma matéria-prima viável para a poliamida, mais conhecida como nylon. O ácido dicarboxílico com um comprimento de cadeia de exatamente seis átomos de carbono é adequado para este fim. E isso impõe exigências mais elevadas à seletividade da reação e a quaisquer processos de separação.
Nas suas experiências, os químicos do LIKAT já conseguiram reduzir o comprimento da cadeia do seu produto para um intervalo entre quatro e dez átomos de carbono. Esperam melhorar ainda mais este resultado em colaboração com o Prof. Dr. Udo Kragl, do Departamento de Engenharia Química da Universidade de Rostock. Entre outras coisas, solicitaram financiamento da DFG para este projeto.
Neste projeto, pretendem também trabalhar com analistas do LIKAT para elucidar o mecanismo de reação: o objetivo principal, como explica Esteban Mejía, é determinar «quais os intermediários que se formam durante o processo de reação, quando se formam e com que rapidez». Estão também a colaborar com um colega da Universidade de Guayaquil, no Equador, que está a investigar a influência da luz na função das ROS (espécies reativas de oxigénio) em experiências fotoquímicas.
O lixo como matéria-prima para um produto fabricado em massa
Estima-se que sejam produzidas oito milhões de toneladas métricas de poliamida em todo o mundo, sendo o petróleo a principal matéria-prima. Com a possibilidade de reciclagem química do polietileno, uma grande parte dos resíduos plásticos poderia servir como matéria-prima alternativa. Dr. Esteban Mejía: «O processamento em grande escala para a produção de nylon reduziria o impacto ambiental e tornaria a indústria independente das matérias-primas fósseis nesta área.»
O grupo do Dr. Mejía está atualmente a preparar um artigo para publicação na revista THE JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY. Recebeu também um convite de Singapura para apresentar os resultados da sua investigação na Conferência de Catálise do Sudeste Asiático, em dezembro.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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