Finalmente uma alternativa verde para as garrafas PET

Redação do Site Inovação Tecnológica -  25/02/2019

O "PET verde" superou as especificações do PET à base de petróleo. [Imagem: ChemSusChem/University of Groningen]

 

Poder econômico
O PET (sigla em inglês para tereftalato de polietileno) é um dos plásticos de maior sucesso comercial.
Ele é usado para fazer garrafas de bebidas gasosas porque ele tem excelentes propriedades de barreira, o que significa manter o gás lá dentro.

Contudo, sua pegada ambiental é enorme - o PET é feito à base de petróleo e é muito pouco reciclado. Infelizmente, ele é usado por indústrias poderosas - você já deve ter ouvido falar muito sobre o banimento de sacolas plásticas de supermercado, mas provavelmente não ouviu nada sobre banimento das garrafas PET.

Já é possível fabricar uma alternativa ao PET a partir de moléculas de furano de origem biológica. Mas, para polimerizar esses furanos, você precisa de catalisadores tóxicos e altas temperaturas, o que não melhora muito o balanço.

Agora, químicos da Universidade de Groningen, na Holanda, desenvolveram uma rota de polimerização baseada em enzimas, que torna essa alternativa ao PET realmente verde.

Bio-PET
O curioso é que a equipe não precisou desenvolver um novo catalisador enzimático: Eles encontraram um disponível no comércio que funcionou perfeitamente.

Os polímeros são feitos combinando furanos com monômeros lineares, sejam dióis alifáticos ou ésteres etílicos diacídicos. A enzima CALB (Candida antarctica lipase B) é uma lipase que quebra as ligações éster, mas a polimerização requer a criação dessas ligações. Isso pode parecer contra-intuitivo, mas não é: "Enzimas catalisam reações de equilíbrio, e nós simplesmente empurramos o equilíbrio para a formação de ligações éster," explicou a pesquisadora Katja Loos.

Ela conseguiu aumentar o teor de unidades aromáticas no poliéster a um ponto que excede as propriedades do PET à base de petróleo. A polimerização enzimática, portanto, parece ser uma alternativa viável à atual polimerização catalítica.

Os furanos, caracterizados por um anel aromático com quatro átomos de carbono e um átomo de oxigênio, podem ser produzidos a partir de açúcares derivados da biomassa e polimerizados para criar não um PET, mas um PEF (2,5-furanodicarboxilato de polietileno).

"Em nossos experimentos, usamos o éter como solvente, o que você não quer em um ambiente de fábrica. Mas, como o ponto de fusão dos furanos é bastante baixo, estamos confiantes de que a polimerização enzimática funcionará também em monômeros líquidos," disse Loos.

Alternativas verdes ao PET
Como a enzima CALB está comercialmente disponível, é surpreendente que ninguém tenha pensado em usá-la antes para criar um "bio-PET". A única explicação que Loos encontrou para isso foi que a maioria das linhas de produção de poliéster é voltada para o uso dessas reações clássicas, em vez da alternativa enzimática. E mudar uma linha de produção é caro.

"No entanto, nosso processo de polimerização enzimática seria ideal para novas empresas que trabalham com alternativas verdes ao PET," concluiu.
Bibliografia:

Furan-Based Copolyesters from Renewable Resources: Enzymatic Synthesis and Properties
Dina Maniar, Yi Jiang, Albert J.J. Woortman, Jur van Dijken, Katja Loos
ChemSusChem

Folhas artificiais na natureza

Redação do Site Inovação Tecnológica -  26/02/2019

Na folha artificial bioinspirada, o CO2 (bolas vermelhas e pretas) entra na folha quando a água (bolas brancas e vermelhas) evapora do fundo da folha. Um fotossistema artificial (círculo roxo no centro da folha), feito de um absorvedor de luz revestido com catalisadores, converte CO2 em CO e quebra as moléculas de água (mostradas como bolas vermelhas duplas) usando a luz solar. [Imagem: Meenesh Singh]

 

Folhas artificiais na natureza
Pesquisadores da Universidade de Illinois, nos EUA, propuseram uma solução que pode trazer as folhas artificiais para fora dos laboratórios.

Eles criaram uma folha artificial biomimética que absorve o dióxido de carbono (CO2) do ar com uma eficiência pelo menos 10 vezes maior do que as folhas naturais, e então converte o gás de efeito estufa em combustível.

Folhas artificiais são dispositivos projetados para imitar a fotossíntese, o processo pelo qual as plantas usam a água e o dióxido de carbono do ar para produzir carboidratos usando a energia solar.
Contudo, mesmo as folhas artificiais de última geração, que prometem reduzir o dióxido de carbono da atmosfera, só funcionam em laboratório porque só conseguem absorver dióxido de carbono ultrapuro, obtido em tanques pressurizados, mas não no ar ambiente.


Funcionamento da folha artificial
Meenesh Singh e Aditya Prajapati propuseram resolver esse problema encapsulando uma folha artificial tradicional dentro de uma cápsula transparente feita de uma membrana semipermeável de resina de amônia quaternária preenchida com água.

A membrana permite que a água do interior evapore quando aquecida pela luz solar. À medida que a água passa pela membrana, ela retira seletivamente o dióxido de carbono do ar.

A unidade fotossintética artificial dentro da cápsula é composta por um absorvedor de luz revestido com catalisadores, que convertem o dióxido de carbono em monóxido de carbono, que pode então ser coletado e usado como base para a criação de vários combustíveis sintéticos. Também se produz oxigênio, que pode ser coletado ou liberado no meio ambiente.

"Envelopando a tecnologia tradicional de folhas artificiais dentro dessa membrana especializada, a unidade inteira é capaz de funcionar do lado de fora, como uma folha natural," disse Singh.

Estrutura da folha artificial. [Imagem: Aditya Prajapati/Meenesh R. Singh]

Árvore artificial
De acordo com os cálculos da dupla, 360 folhas artificiais, cada uma com 1,7 metro de comprimento e 0,2 metro de largura, produziriam cerca de meia tonelada de monóxido de carbono por dia, que poderia ser usado como base para combustíveis sintéticos. Cobrindo uma área de 500 metros quadrados, em um dia essas 360 folhas artificiais seriam capazes de reduzir os níveis de dióxido de carbono em 10% no ar circundante em um raio de 100 metros da "árvore artificial".

"Nosso projeto conceitual utiliza materiais e tecnologia prontamente disponíveis que, quando combinados, podem produzir uma folha artificial pronta para ser implantada fora do laboratório, onde pode desempenhar um papel significativo na redução de gases de efeito estufa na atmosfera," disse Singh.

Um inconveniente do projeto é o uso da amônia quaternária, que é um composto altamente tóxico, embora seja largamente utilizado pela indústria como desinfetante.
 

Bibliografia:

Assessment of Artificial Photosynthetic Systems for Integrated Carbon Capture and Conversion
Aditya Prajapati, Meenesh R. Singh
Sustainable Chemistry & Engineering
DOI: 10.1021/acssuschemeng.8b04969