Cientistas da Universidade Politécnica de Tomsk (TPU), na Rússia, em colaboração com investigadores internacionais, desenvolveram um método para transformar resíduos de plástico PET em materiais porosos destinados à purificação de água e gases.
A tecnologia permite aproveitar plástico descartado como matéria-prima para produzir estruturas metalorgânicas, conhecidas pela sigla MOF (metal-organic frameworks), materiais que podem ser utilizados, entre outras aplicações, na separação de substâncias e em processos de catálise.
Os MOF são materiais cristalinos altamente porosos, capazes de funcionar como uma espécie de “esponja molecular”. Graças a esta estrutura, podem capturar selectivamente determinadas moléculas presentes na água ou no ar, o que lhes confere potencial para aplicações em processos de purificação e tratamento.
Para produzir os novos materiais, os investigadores trituraram resíduos de PET até obter partículas com menos de um milímetro e submeteram-nas a um processo químico que permite obter os ácidos 2-nitrotereftálico e 2-iodotereftálico. Estes compostos são posteriormente utilizados na síntese das estruturas metalorgânicas.
Segundo os investigadores, a principal inovação reside na combinação de etapas que, nos métodos convencionais, são realizadas separadamente. Em vez de decompor primeiro o PET, isolar e purificar os produtos intermédios e só depois proceder à sua modificação química, o novo método integra estas operações num único processo.
“A modificação electrofílica da porção aromática do PET é considerada um processo extremamente complexo. Por isso, o processamento e a modificação química do ácido tereftálico resultante são normalmente realizados sequencialmente. Primeiro, o polímero é decomposto, depois o produto intermédio é isolado e purificado e, só então, o grupo funcional desejado é introduzido na sua estrutura”, explicou Olga Guselnikova, investigadora do Laboratório Internacional de Investigação “Interacções Não-Covalentes em Química de Materiais” da TPU.
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De acordo com os investigadores, a principal inovação está na combinação de duas etapas que normalmente são realizadas separadamente
Segundo a investigadora, a integração das diferentes etapas permite reduzir o número de operações, bem como a quantidade de equipamentos e materiais necessários.
“Combinámos essas duas etapas num único processo de reacção. Isso permitiu-nos reduzir o número de etapas, eliminar a necessidade de isolar e purificar diversos compostos intermédios e diminuir a quantidade de equipamentos necessários, reduzindo, assim, o custo da tecnologia”, acrescentou.
A equipa testou o método com diferentes fontes de PET, incluindo recipientes para alimentos, garrafas de plástico, resíduos industriais, tecidos de poliéster e misturas contendo este polímero. A temperatura, o tempo de reacção e a quantidade de reagentes foram ajustados para aumentar o rendimento dos compostos posteriormente utilizados na produção dos MOF.
Os resultados indicaram que os materiais produzidos a partir dos resíduos apresentaram características de cristalinidade, microporosidade e estabilidade térmica comparáveis às dos materiais de referência. Os cálculos efectuados pela equipa apontam igualmente para uma redução significativa dos custos de produção dos compostos utilizados na síntese dos MOF.
No caso dos compostos contendo grupos nitro, o custo estimado é entre cinco e sete vezes inferior ao dos equivalentes comerciais. Para os compostos contendo iodo, os investigadores estimam uma redução entre 75 e 80 vezes.
“A utilização de componentes baratos provenientes de resíduos de PET pode tornar os MOF mais acessíveis para a purificação de água e a produção química. Por exemplo, materiais MOF contendo iodo apresentam maior capacidade para capturar poluentes orgânicos clorados, enquanto estruturas contendo grupos nitro podem actuar como catalisadores eficazes”, afirmou Guselnikova.
Além de permitir o reaproveitamento de resíduos plásticos, o método poderá contribuir para reduzir o custo de produção de materiais destinados ao tratamento de água e a outros processos químicos. Os investigadores pretendem agora aumentar a escala do processo e avaliar todo o ciclo de produção, desde a recolha e trituração do PET até à utilização dos materiais produzidos.
Fonte: TV Brics
