Tendemos a agrupar todos os plásticos em uma categoria, mas garrafas de água, jarras de leite, caixas de ovos e cartões de crédito são, na verdade, feitos de materiais diferentes, como você provavelmente notou ao tentar descobrir o que pode ir em seu lixeira.
Ao chegar a uma instalação de reciclagem, o plástico deve ser separado, um processo que pode ser lento e caro e, em última análise, limita quais materiais e quanto deles são reciclados.
Agora pesquisadores desenvolveram um novo processo que pode transformar uma mistura de vários tipos de plásticos em propano, um bloco químico simples que pode ser usado como combustível ou convertidos em novos plásticos ou outros produtos. O processo funciona porque, embora sua química exata possa diferir, muitos plásticos compartilham uma receita básica semelhante: eles são feitos de longas cadeias principalmente de carbono e hidrogênio.
Juntamente com políticas e proteções ambientais , reinventar a reciclagem pode desempenhar um papel importante na prevenção de alguns dos piores danos causados pelos plásticos.
Mais de 400 milhões de toneladas métricas de plástico são produzidas a cada ano em todo o mundo. Desse total, menos de 10% é reciclado, cerca de 30% permanece em uso por algum tempo, e o restante vai para aterros sanitários ou para o meio ambiente, ou é incinerado. Os plásticos também são um importante fator de mudança climática: sua produção foi responsável por 3,4% das emissões globais de gases de efeito estufa em 2019. A reciclagem não apenas mantém os plásticos fora de aterros sanitários e oceanos, novas formas de produzir blocos de construção para plásticos também podem ajudar a reduzir as emissões.
“O que realmente estamos tentando fazer é pensar em maneiras de ver esses resíduos de materiais plásticos como uma matéria-prima valiosa”, diz Julie Rorrer, pós-doutorando em engenharia química no MIT e um dos principais autores da pesquisa recente.
Um grande benefício da nova abordagem que Rorrer e seus colegas desenvolveram é que ela funciona com os dois plásticos mais comuns usados atualmente: polietileno e polipropileno. No reator entra uma mistura de plásticos que fazem garrafas e jarros de leite, e sai propano. A abordagem tem alta seletividade, com o propano constituindo cerca de 80% dos gases do produto final.
“Isso é realmente empolgante porque é um passo em direção a essa ideia de circularidade”, diz Rorrer.
Para diminuir a energia necessária para quebrar os plásticos, o processo utiliza um catalisador com duas partes: cobalto e um material poroso semelhante a areia chamado zeólitos. Os pesquisadores ainda não sabem exatamente como a combinação funciona, mas Rorrer diz que a seletividade provavelmente vem dos poros no zeólito, que limitam onde as longas cadeias moleculares dos plásticos reagem, enquanto o cobalto ajuda a evitar que o zeólito seja desativado.
O processo ainda está longe de estar pronto para uso industrial. No momento, a reação é feita em pequenos lotes e provavelmente precisaria ser contínua para ser econômica.
Rorrer diz que os pesquisadores também estão considerando quais materiais devem usar. O cobalto é mais comum e mais barato do que alguns outros catalisadores que eles experimentaram, como rutênio e platina, mas eles ainda estão procurando outras opções. Entender melhor como os catalisadores funcionam pode permitir que eles substituam o cobalto por catalisadores mais baratos e abundantes, diz Rorrer.
O objetivo final seria um sistema de reciclagem de plástico totalmente misturado, diz Rorrer, “e essa estrutura não é totalmente exagerada.”
Ainda assim, alcançar essa visão exigirá alguns ajustes. Polietileno e polipropileno são cadeias simples de carbono e hidrogênio, enquanto alguns outros plásticos contêm outros elementos, como oxigênio e cloro, que podem representar um desafio para os métodos de reciclagem química.
Por exemplo, se o cloreto de polivinila (PVC), amplamente utilizado em garrafas e tubulações, acabar neste sistema, ele pode desativar ou envenenar o catalisador enquanto produz produtos secundários de gás tóxico, então os pesquisadores ainda precisam para descobrir outras maneiras de lidar com esse plástico.
Os cientistas também estão buscando outras maneiras de realizar a reciclagem de plástico de alimentação mista. Em um estudo publicado na Science em outubro, os pesquisadores usaram um processo químico juntamente com bactérias geneticamente modificadas para quebrar uma mistura de três plásticos comuns.
A primeira etapa, envolvendo a oxidação química, corta cadeias longas, criando moléculas menores que possuem oxigênio aderido. A abordagem é eficaz porque a oxidação é “bastante promíscua”, trabalhando em uma variedade de materiais, explica Shannon Stahl, principal autor do pesquisador e químico da Universidade de Wisconsin.
A oxidação dos plásticos gera produtos que podem ser engolidos por bactérias do solo que foram ajustadas para se banquetear com eles. Ao alterar o metabolismo da bactéria, os pesquisadores poderiam eventualmente fazer novos plásticos, como novas formas de nylon.
A pesquisa ainda é um trabalho em andamento, diz Alli Werner, bióloga do Laboratório Nacional de Energia Renovável e uma das autoras do estudo da Science. Em particular, a equipe está trabalhando para entender melhor as vias metabólicas que as bactérias estão usando para fabricar os produtos, para que possam acelerar o processo e produzir maiores quantidades de materiais úteis.
Essa abordagem provavelmente poderia ser usada em uma escala maior, já que a oxidação e as bactérias geneticamente modificadas já estão amplamente difundidas: a indústria petroquímica depende da oxidação para produzir milhões de toneladas de material todos os anos e os microorganismos são usados em indústrias como a de medicamentos desenvolvimento e processamento de alimentos.
À medida que biólogos como Werner e engenheiros químicos como Rorrer voltam sua atenção para novos métodos de reciclagem de plástico, eles abrem oportunidades para repensar como lidamos com as grandes quantidades de resíduos plásticos.
“Este é um desafio que a comunidade está bem preparada para enfrentar”, diz Rorrer. E ela notou um fluxo significativo de novos pesquisadores começando a trabalhar com plásticos: “Parece que todo mundo e sua irmã estão entrando no upcycling de plástico.”