Os pesquisadores descobriram uma maneira de reciclar quimicamente o PVC em material utilizável, encontrando uma maneira de usar os ftalatos nos plastificantes – um dos componentes mais nocivos do PVC – como mediador para a reação química.
Por Universidade de Michigan com informações de Science Daily.
O PVC, ou policloreto de vinila, é um dos plásticos mais produzidos nos Estados Unidos e o terceiro em volume no mundo.
O PVC compõe uma grande quantidade de plásticos que usamos diariamente. Grande parte do plástico usado em equipamentos hospitalares – tubos, bolsas de sangue, máscaras e muito mais – é PVC, assim como a maior parte da tubulação usada no encanamento moderno. Os caixilhos das janelas, guarnições das casas, revestimentos e pisos são feitos de, ou incluem, PVC. Ele reveste a fiação elétrica e compreende materiais como cortinas de chuveiro, tendas, lonas e roupas.
Ele também tem uma taxa de reciclagem de zero por cento nos Estados Unidos.
Agora, pesquisadores da Universidade de Michigan, liderados pela primeira autora do estudo, Danielle Fagnani, e pela investigadora principal, Anne McNeil, descobriram uma maneira de reciclar quimicamente o PVC em material utilizável. A parte mais fortuita do estudo? Os pesquisadores encontraram uma maneira de usar os ftalatos nos plastificantes – um dos componentes mais nocivos do PVC – como mediador para a reação química. Seus resultados são publicados na revista Nature Chemistry.
Crédito da imagem: Danielle Fagnani
“O PVC é o tipo de plástico com o qual ninguém quer lidar porque tem seus próprios problemas”, disse Fagnani, que concluiu o trabalho como pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Química da UM. “O PVC geralmente contém muitos plastificantes, que contaminam tudo no fluxo de reciclagem e geralmente são muito tóxicos. Ele também libera ácido clorídrico muito rapidamente com um pouco de calor.”
O plástico é normalmente reciclado derretendo-o e reformando-o em materiais de qualidade inferior em um processo chamado reciclagem mecânica. Mas quando o calor é aplicado ao PVC, um de seus principais componentes, chamados plastificantes, sai do material com muita facilidade, diz McNeil.
Eles então podem escorregar para outros plásticos no fluxo de reciclagem. Além disso, o ácido clorídrico é facilmente liberado do PVC com o calor. Pode corroer o equipamento de reciclagem e causar queimaduras químicas na pele e nos olhos – não é ideal para trabalhadores em uma usina de reciclagem.
Além disso, os ftalatos – um plastificante comum – são desreguladores endócrinos altamente tóxicos, o que significa que podem interferir no hormônio da tireoide, nos hormônios do crescimento e nos hormônios envolvidos na reprodução em mamíferos, incluindo humanos.
Então, para encontrar uma forma de reciclar o PVC que não exija calor, Fagnani começou a explorar a eletroquímica. No caminho, ela e a equipe descobriram que o plastificante que apresenta uma das maiores dificuldades de reciclagem poderia ser usado no método de quebra do PVC. De fato, o plastificante melhora a eficiência do método e o método eletroquímico resolve o problema com o ácido clorídrico.
“O que descobrimos é que ainda libera ácido clorídrico, mas em uma taxa muito mais lenta e controlada”, disse Fagnani.
O PVC é um polímero com um esqueleto de hidrocarboneto, diz Fagnani, composto de ligações simples carbono-carbono. Anexado a todos os outros grupos de carbono está um grupo de cloro. Sob ativação por calor, o ácido clorídrico se desprende rapidamente, resultando em uma dupla ligação carbono-carbono ao longo da espinha dorsal do polímero.
Mas a equipe de pesquisa usa a eletroquímica para introduzir um elétron no sistema, o que faz com que o sistema tenha uma carga negativa. Isso quebra a ligação carbono-cloreto e resulta em um íon cloreto carregado negativamente. Como os pesquisadores estão usando eletroquímica, eles podem medir a taxa na qual os elétrons são introduzidos no sistema – o que controla a rapidez com que o ácido clorídrico é produzido.
O ácido pode então ser usado pelas indústrias como reagente para outras reações químicas. Os íons cloreto também podem ser usados para clorar pequenas moléculas chamadas arenos. Esses arenos podem ser usados em componentes farmacêuticos e agrícolas. Resta material do polímero, para o qual McNeil diz que o grupo ainda está procurando um uso. Fagnani diz que o estudo mostra como os cientistas podem pensar em reciclar quimicamente outros materiais difíceis.
“Vamos ser estratégicos com os aditivos que estão nas formulações de plásticos. Vamos pensar no uso durante e no fim do uso sob a perspectiva dos aditivos”, disse Fagnani, que hoje é pesquisador da Ashland, empresa focada em fazendo aditivos especiais biodegradáveis para bens de consumo, como detergentes para a roupa, protetores solares e xampus. “Os atuais membros do grupo estão tentando melhorar ainda mais a eficiência desse processo.”
O foco do laboratório de McNeil tem sido desenvolver maneiras de reciclar quimicamente diferentes tipos de plásticos. A quebra de plásticos em suas partes constituintes pode produzir materiais não degradados que a indústria pode incorporar de volta à produção.
“É uma falha da humanidade ter criado esses materiais incríveis que melhoraram nossas vidas de várias maneiras, e ao mesmo tempo ser tão míope que não pensamos no que fazer com o lixo”, disse McNeil. “Nos Estados Unidos, ainda estamos presos a uma taxa de reciclagem de 9%, e são apenas alguns tipos de plástico. E mesmo para os plásticos que reciclamos, isso leva a polímeros de qualidade cada vez inferior. Nossas garrafas de bebida nunca se tornam garrafas de bebida novamente. Elas se tornam um tecido ou um banco de parque, que acabam em um aterro sanitário.”
Fonte da história:
Materiais fornecidos pela Universidade de Michigan.
Referência do periódico :
Danielle E. Fagnani, Dukhan Kim, Sofia I. Camarero, Jose F. Alfaro, Anne J. McNeil. Using waste poly(vinyl chloride) to synthesize chloroarenes by plasticizer-mediated electro(de)chlorination. Nature Chemistry, 2022; DOI: 10.1038/s41557-022-01078-w
