Os cientistas desenvolveram uma forma de produzir polímeros recicláveis e estáveis a partir da celulose, oferecendo uma alternativa sustentável aos plásticos tradicionais. Este desenvolvimento abre novas possibilidades na produção de materiais ecológicos. Acima está um filme transparente feito a partir do novo polímero reciclável desenvolvido neste estudo. Crédito: Feng Li
A celulose, amplamente proveniente de matéria vegetal, pode ser transformada em moléculas para a criação de uma nova categoria de polímeros recicláveis, oferecendo uma alternativa sustentável a certos plásticos.
Pesquisadores da Universidade de Hokkaido deram um passo significativo no esforço para produzir plásticos recicláveis, porém estáveis, a partir de materiais vegetais. Este é um requisito fundamental para reduzir a carga da poluição plástica no meio ambiente. Eles desenvolveram um método conveniente e versátil para produzir uma variedade de polímeros a partir de produtos químicos derivados da celulose vegetal; crucialmente, esses polímeros podem ser totalmente reciclados. O método foi publicado na revista Letras Macro ACS.
A celulose é um dos componentes mais abundantes da biomassa derivada de plantas, sendo uma parte fundamental das resistentes paredes celulares que cercam todas as células vegetais. Pode ser facilmente obtido a partir de resíduos vegetais, tais como palha e serradura, pelo que a sua utilização como matéria-prima para o fabrico de polímeros não deverá reduzir a disponibilidade de terras agrícolas para a produção de alimentos. A celulose é um polímero polissacarídeo de cadeia longa, o que significa que é composto por múltiplos grupos de açúcares, especificamente glicose, ligados entre si por ligações químicas.
Avanço na síntese de polímeros
Para fabricar seus novos polímeros, a equipe de Hokkaido usou duas pequenas moléculas disponíveis comercialmente, a levoglucosenona (LGO) e a diidrolevoglucosenona (Cyrene), feitas de celulose. Eles desenvolveram novos processos químicos para converter LGO e Cyrene em uma variedade de polímeros polissacarídeos não naturais. A variação da estrutura química precisa dos polímeros oferece a capacidade de gerar diferentes materiais para uma gama de aplicações possíveis.
“Nossos maiores desafios foram controlar a reação de polimerização que une as moléculas menores de monômeros e obter materiais polissacarídeos que sejam suficientemente estáveis para aplicações comuns e ainda capazes de serem quebrados e reciclados por condições químicas específicas”, diz o professor assistente Feng Li, um autor correspondente.
A partir da esquerda: Toshifumi Satoh, Yuta Mizukami, Feng Li e Takuya Isono da equipe de pesquisa. Crédito: Feng Li
Li acrescenta que a maior surpresa durante a pesquisa foi a alta transparência dos filmes poliméricos que fabricaram, o que pode ser crucial para o tipo de aplicações especializadas para as quais esses polímeros parecem mais adequados. “Como os materiais são bastante rígidos, pode ser difícil usá-los como materiais plásticos flexíveis, como sacolas plásticas, por isso espero que sejam mais adequados para materiais de alto desempenho para aplicações ópticas, eletrônicas e biomédicas”, disse o professor Toshifumi Satoh. , acrescenta o outro autor correspondente.
Outros grupos de investigação em todo o mundo também estão a explorar o potencial para produzir polímeros que substituam o plástico a partir de plantas, e alguns desses “bioplásticos” já estão disponíveis comercialmente, mas o grupo de Satoh acrescentou uma nova oportunidade significativa a este campo em rápido desenvolvimento.
A equipa planeia agora explorar outras possibilidades, mas as variações estruturais viáveis são tão numerosas que gostariam de unir forças com especialistas em química computacional, inteligência artificial e síntese automatizada para explorar as opções.
“Esperamos que este trabalho desenvolva uma ampla variedade de polímeros polissacarídeos não naturais úteis para se tornarem parte de um ciclo fechado sustentável de síntese a partir de biomassa com reciclagem eficiente”, conclui Li.
Referência: “(1→6)-polissacarídeos não naturais quimicamente recicláveis de levoglucosenona e diidrolevoglucosenona derivadas da celulose” por Yuta Mizukami, Yuto Kakehi, Feng Li, Takuya Yamamoto, Kenji Tajima, Takuya Isono e Toshifumi Satoh, 9 de fevereiro de 2024, Letras Macro ACS.
DOI: 10.1021/acsmacrolett.3c00720
O estudo foi financiado pelo Universidade de Hokkaido e a Fundação Fujimori de Ciência e Tecnologia.