Plástico perfeito? Feito de plantas, biodegradável no mar e sem microplásticos

Plástico perfeito

Cientistas japoneses criaram um novo tipo de plástico feito de celulose vegetal, o composto orgânico mais abundante da Terra. O bioplástico resultante é forte, flexível e se decompõe rapidamente em ambientes naturais, diferenciando-se de outros plásticos comercializados como biodegradáveis.

Além de um impacto em toda a cadeia produtiva, livrando-se das matérias-primas fósseis, este pode ser o agente que faltava para resolver o crescente problema dos microplásticos, contaminantes globais encontrados em praticamente todos os ecossistemas, do solo e do oceano aos animais e plantas, incluindo os tecidos e a corrente sanguínea dos seres humanos, onde causam efeitos ainda não totalmente compreendidos.

Embora os plásticos biodegradáveis e até mesmo os plásticos derivados da celulose não sejam uma novidade, a maioria dos plásticos rotulados como “biodegradáveis” não se degrada em ambientes marinhos ou levam muito tempo para se degradar, deixando microplásticos para trás nesse processo.

Zhenghong Chen e colegas do Instituto Riken criaram um plástico derivado de plantas que degrada-se em água salgada em poucas horas, sem deixar microplásticos – ele também se degrada no solo, embora em tempos maiores.

Plástico supramolecular

A novidade é um plástico supramolecular feito de dois polímeros unidos por interações reversíveis – na presença de água salgada, as ligações que mantêm os dois polímeros unidos se rompem e o plástico se decompõe.

Um dos dois polímeros é um derivado de polpa de madeira biodegradável, disponível comercialmente e aprovado pelas autoridades de saúde, chamado carboximetilcelulose. Encontrar um segundo polímero compatível exigiu algumas tentativas, mas a equipe descobriu um agente de reticulação seguro, feito de íons guanidínio de polietilenoimina carregados positivamente. Quando a celulose e os íons guanidínio são misturados em água à temperatura ambiente, as moléculas carregadas negativa e positivamente se atraem como ímãs, formando a rede reticulada essencial que torna esse tipo de plástico resistente.

Ao mesmo tempo, as pontes salinas que mantêm a rede unida se rompem na presença de água salgada. Para evitar a decomposição acidental, o plástico pode ser protegido com uma fina camada na superfície.

Plastificante

O problema final envolveu superar o aspecto quebradiço que a celulose dá ao plástico. A equipe resolveu isto, usando um plastificante, uma pequena molécula que torna o plástico mais flexível, porém ainda rígido. Após muitos experimentos, Chen descobriu que o sal orgânico cloreto de colina faz maravilhas nesse quesito. Adicionando quantidades variáveis desse aditivo alimentar ao plástico, ele conseguiu ajustar com precisão o grau de flexibilidade do material.

Dependendo da quantidade de cloreto de colina, o plástico pode variar de rígido e semelhante ao vidro a tão elástico que pode ser esticado em até 130% do seu comprimento original. E ele pode até ser transformado em um filme fino e resistente com apenas 0,07 mm de espessura.

“A natureza produz cerca de um trilhão de toneladas de celulose por ano. A partir dessa substância natural abundante, criamos um material plástico flexível, porém resistente, que se decompõe com segurança no oceano. Essa tecnologia ajudará a proteger a Terra da poluição plástica,” anunciou o professor Takuzo Aida, coordenador da equipe.

Bibliografia:

Artigo: Supramolecular Ionic Polymerization: Cellulose-Based Supramolecular Plastics with Broadly Tunable Mechanical Properties

Autores: Zhenghong Chen, Yang Hong, Hiroyuki Inuzuka, Kiichi Mizukami, Takuzo Aida

Revista: Journal of the American Chemical Society

DOI: 10.1021/jacs.5c16680