Vivendo em um mundo de plástico: enfrentando o problema da poluição plástica

Como os plásticos não são biodegradáveis, eles se acumulam no meio ambiente, destruindo habitats e processos naturais. Todos os anos, milhões de animais selvagens são afetados por resíduos plásticos.

À medida que os plásticos se decompõem, eles liberam compostos tóxicos no meio ambiente e formam pequenas partículas plásticas chamadas microplásticos. Esses microplásticos são hoje onipresentes e estão associados a graves efeitos na saúde, como distúrbios metabólicos e danos aos órgãos.

A reciclagem de plásticos reduz a quantidade de resíduos e preserva os recursos naturais. No entanto, atualmente, apenas cerca de 10% do plástico é reciclado globalmente. Esse baixo número se deve, em parte, à dificuldade de reciclar certos tipos de plástico, como lixo eletrônico e lixo plástico marinho. Além disso, os processos químicos para decompor plásticos em componentes reutilizáveis ​​consomem muita energia.

Pesquisadores da NTU Singapura estão enfrentando esses desafios significativos e fazendo progressos na redução da poluição plástica.

Reaproveitamento de plásticos de resíduos eletrônicos para aplicações biomédicas

O plástico representa uma grande parcela do lixo eletrônico (e-lixo), impulsionado pelos rápidos avanços tecnológicos e pela alta demanda do consumidor. De acordo com um relatório da ONU, o lixo eletrônico está crescendo cinco vezes mais rápido do que a taxa oficial de reciclagem. Em 2022, o lixo eletrônico gerou 17 milhões de toneladas de plástico em todo o mundo.

Plásticos descartáveis ​​também são amplamente utilizados em pesquisas e na área da saúde, especialmente em cultura de células.

O acrilonitrila butadieno estireno (ABS) é um plástico eletrônico comum usado em dispositivos como teclados e laptops. A reutilização do ABS para aplicações biomédicas de alto valor pode reduzir efetivamente o desperdício de plástico.

Cientistas da NTU desenvolveram uma matriz sintética para cultivar células usando ABS de teclados descartados. A matriz porosa atua como um arcabouço, fornecendo uma estrutura para as células se fixarem e crescerem.

Essa matriz pode cultivar aglomerados esféricos de células, chamados esferoides cancerígenos, que representam tumores reais com mais precisão devido ao seu formato 3D, em comparação com culturas celulares tradicionais.

Para fabricar a matriz, os cientistas dissolveram restos plásticos de teclados descartados em um solvente orgânico, acetona, e despejaram a solução em um molde. A matriz sustentou o crescimento de esferoides de câncer de mama, colorretal e ósseo. Esses esferoides de câncer exibiram propriedades semelhantes às cultivadas com matrizes disponíveis comercialmente e puderam ser usados ​​para aplicações biomédicas, como testes de medicamentos.

“Nossa inovação não só oferece um meio prático de reutilizar plásticos de lixo eletrônico, como também pode reduzir o uso de novos plásticos na indústria biomédica”, disse o Professor Associado Dalton Tay, da Escola de Ciência e Engenharia de Materiais da NTU, que liderou a pesquisa. O estudo foi publicado na *Resources, Conservation & Recycling* em 2024.

Convertendo resíduos plásticos difíceis de reciclar em materiais úteis

Embora alguns plásticos possam ser reaproveitados em novos produtos, outros, como plásticos domésticos, resíduos de embalagens e lixo plástico marinho, são mais difíceis de reciclar. Além disso, o tratamento de plásticos mistos e contaminados oferece benefícios econômicos limitados.

Pesquisadores da NTU exploraram o uso de plásticos difíceis de reciclar como fonte de material de carbono sólido para espumas poliméricas. O processo envolve o aquecimento de diferentes tipos de resíduos plásticos a altas temperaturas (600 graus Celsius) na ausência de oxigênio para obter gás e óleo, que são então aquecidos a mais de 1.000 graus Celsius para se decomporem em carbono sólido e hidrogênio. O carbono sólido pode ser adicionado à espuma polimérica para aumentar sua resistência e resistência à abrasão em aplicações de amortecimento. A espuma contendo carbono sólido sintetizado a partir de resíduos plásticos exibiu propriedades comparáveis ​​a outros materiais de reforço convencionais e à base de carbono.

O hidrogênio produzido pode ser coletado e usado como combustível.

Publicada no *Journal of Hazardous Materials* em 2024, a pesquisa representa um marco na reutilização de resíduos plásticos que antes eram impossíveis de reciclar. "Desenvolvemos uma abordagem viável para reaproveitar plásticos difíceis de reciclar, o que é um aspecto importante da economia circular", disse o pesquisador principal, Professor Associado Grzegorz Lisak, da Escola de Engenharia Civil e Ambiental da NTU.

Uma maneira mais ecológica de decompor plásticos

Os métodos convencionais de decomposição de plásticos envolvem aquecê-los em altas temperaturas, o que consome muita energia e gera gases de efeito estufa, contribuindo para o aquecimento global.

Atendendo à necessidade de métodos mais sustentáveis, os cientistas da NTU desenvolveram um processo para reciclar a maioria dos plásticos em compostos químicos valiosos, úteis para o armazenamento de energia. Essa reação utiliza diodos emissores de luz (LEDs) e um catalisador disponível comercialmente à temperatura ambiente e pode decompor uma ampla gama de plásticos, incluindo polipropileno, polietileno e poliestireno, todos comumente usados ​​em embalagens e descartados como resíduos.

Comparado aos métodos tradicionais de reciclagem de plástico, esse processo requer muito menos energia.

Primeiramente, os plásticos são dissolvidos no solvente orgânico diclorometano para tornar as cadeias poliméricas mais acessíveis ao fotocatalisador. A solução é então misturada ao catalisador e flui através de tubos transparentes, onde é injetada luz LED. A luz fornece a energia inicial para quebrar as ligações carbono-carbono com a ajuda do catalisador de vanádio. As ligações carbono-hidrogênio dos plásticos são oxidadas, tornando-os menos estáveis ​​e mais reativos, seguido pela quebra das ligações carbono-carbono.

Os produtos finais resultantes são compostos como ácido fórmico e ácido benzoico, que podem ser usados ​​para produzir outros produtos químicos para células de combustível e transportadores de hidrogênio orgânico líquido (LOHCs) – compostos orgânicos que absorvem e liberam hidrogênio por meio de reações químicas. Os LOHCs estão sendo explorados pelo setor energético como meios de armazenamento de hidrogênio.

De acordo com o Professor Associado Han Soo Sen, da Escola de Química, Engenharia Química e Biotecnologia da NTU, que liderou o estudo, esta inovação não só aborda o crescente problema dos resíduos plásticos, como também reutiliza o carbono retido nesses plásticos em vez de liberá-lo como gases de efeito estufa por meio da incineração. O método foi publicado na revista *Chem* em 2023.

Fonte: Universidade Tecnológica de Nanyang