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Acrylic glass, the transparent polymer used in windowpanes, car taillights and furniture, is well suited to recycling, yet much of it still ends up as waste. At ETH Zurich, materials scientist Athina Anastasaki and her team have now reported a lab method that turns it back into its raw material with a yield of up to 98%, at a temperature of just over 200°C.
O vidro acrílico, o polímero transparente usado em janelas, farolins de automóveis e mobiliário, presta-se bem à reciclagem, mas grande parte dele continua a acabar como resíduo. No ETH Zurique, a cientista de materiais Athina Anastasaki e a sua equipa apresentaram agora um método laboratorial que o converte novamente na matéria-prima, com um rendimento até 98%, a uma temperatura de pouco mais de 200 °C.
The key step is depolymerization, the breaking of a polymer's long chains back into their monomers, the small molecules that serve as building blocks. Anastasaki's group had shown earlier that this was possible in principle, but only under specific conditions: the polymer chains had to be chemically altered to add weak points, or large amounts of solvents, catalysts or UV light were needed. Another chemical recycling route, pyrolysis, works above 400°C and often leaves the recovered monomers with impurities of up to 3%, which can degrade the quality of the new plastic made from them.
O passo-chave é a despolimerização, ou seja, a decomposição das longas cadeias de um polímero nos seus monómeros, as pequenas moléculas que servem de blocos de construção. O grupo de Anastasaki já tinha demonstrado anteriormente que isso era possível em princípio, mas apenas em condições específicas: as cadeias do polímero tinham de ser quimicamente alteradas para lhes acrescentar pontos fracos, ou eram necessárias grandes quantidades de solventes, catalisadores ou luz UV. Outra via de reciclagem química, a pirólise, funciona acima de 400 °C e deixa frequentemente os monómeros recuperados com impurezas até 3%, o que pode degradar a qualidade do novo plástico fabricado com eles.
The new approach relies on a single substance from the class of N-hydroxyimides. Richard Whitfield, lead author of the study in Nature Chemistry and a former research associate in Anastasaki's group, describes the search that led to it: the team tested candidates systematically until it found this one. Once it is added, the reagent attacks the chains and the reaction proceeds without further intervention. Anastasaki says the team was surprised that one compound was enough. The work was carried out with ETH chemistry professors Tae-Lim Choi and Gunnar Jeschke, whose input she described as essential.
A nova abordagem assenta numa única substância da classe das N-hidroxi-imidas. Richard Whitfield, primeiro autor do estudo publicado na Nature Chemistry e antigo investigador associado do grupo de Anastasaki, descreve a pesquisa que levou até ela: a equipa testou sistematicamente vários candidatos até encontrar este. Depois de adicionado, o reagente ataca as cadeias e a reação prossegue sem mais intervenção. Anastasaki afirma que a equipa ficou surpreendida por um único composto ser suficiente. O trabalho foi realizado com os professores de química do ETH Tae-Lim Choi e Gunnar Jeschke, cuja contribuição considera essencial.
For companies, the most concrete change is in the equipment. Anastasaki explains that earlier methods would have required firms to modify their processes and plants, a cost she judges too high for most of them. The new method, according to the researchers, could run on existing infrastructure with standard processes. ETH Zurich has filed a patent application and is now looking for licensees, and the chemical industry has shown interest. No date for an industrial rollout has been announced: the next steps are scaling up and mapping the reaction in detail.
Para as empresas, a mudança mais concreta está no equipamento. Anastasaki explica que os métodos anteriores obrigariam as empresas a modificar os seus processos e as suas unidades industriais, um custo que considera demasiado elevado para a maioria delas. Segundo os investigadores, o novo método poderia funcionar nas infraestruturas existentes, com processos padrão. O ETH Zurique apresentou um pedido de patente e procura agora licenciados, e a indústria química já manifestou interesse. Não foi anunciada qualquer data para a aplicação industrial: os próximos passos são a ampliação de escala e o mapeamento detalhado da reação.
The limits are clear. The method works on acrylic glass only, and other plastics need other approaches. Anastasaki says her group will try to apply the same principle to polystyrene, one of the most widely used plastics in the world, but that is an intention, not a result. For now, the figures come from laboratory experiments, and they will have to be reproduced at larger scale before anyone can judge what the process would cost and yield in a plant.
As limitações são claras. O método funciona apenas com vidro acrílico, e os outros plásticos exigem outras abordagens. Anastasaki diz que o seu grupo vai tentar aplicar o mesmo princípio ao poliestireno, um dos plásticos mais utilizados no mundo, mas trata-se de uma intenção, não de um resultado. Por enquanto, os números provêm de experiências laboratoriais e terão de ser reproduzidos em maior escala antes de se poder avaliar qual seria o custo e o rendimento do processo numa fábrica.