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Despolimerização é o nome dado ao processo de degradação de polímeros em monômeros

Despolimerização é o nome dado ao processo de degradação de polímeros em monômeros. Em outras palavras, ela consiste na quebra de uma macromolécula em moléculas mais simples que possuem a mesma fórmula molecular. A despolimerização também pode ser chamada de reciclagem química.

A grande parte dos polímeros não sofre biodegradação, levando milhares de anos para se decompor na natureza e causando poluição e contaminação ambiental. Sendo assim, a despolimerização pode ser considerada parte da solução para a gestão de resíduos sólidos urbanos.  

No entanto, os processos de despolimerização exigem muita energia, o que os torna caros. Além disso, os polímeros reciclados geralmente são usados apenas para fabricar produtos de baixo valor agregado. 

Por outro lado, a despolimerização pode ser utilizada para diminuir a quantidade de plástico no meio ambiente, reduzindo os danos socioambientais causados por ele. 

Polímeros

Polímeros são macromoléculas originadas a partir da união de várias unidades de moléculas menores, chamadas de monômeros. A palavra deriva do grego poli, que significa muitas, e meros, partes. Os monômeros se unem por meio de ligações covalentes em uma reação química conhecida como polimerização. O polietileno, por exemplo, é um polímero sintético formado a partir da ligação de diversas moléculas de etileno.

Em uma reação de polimerização, a molécula inicial (monômero) vai sucessivamente se unindo a outras, dando origem ao dímero, trímero, tetrâmero, até chegar ao polímero. Aparentemente, o processo poderia prosseguir, sem parar, até produzir uma molécula de tamanho “infinito”, mas fatores práticos limitam a continuação da reação.

Método de obtenção

De acordo com o método de obtenção, os polímeros podem ser classificados em polímeros de adição, de condensação e de rearranjo:

  • Adição: polímeros obtidos por meio da adição constante de um mesmo monômero;
  • Rearranjo: polímeros obtidos por meio de rearranjos em suas cadeias e estruturas poliméricas;
  • Condensação: polímeros obtidos por meio da adição de dois monômeros diferentes, com eliminação de uma substância mais simples, como água.

Onde são utilizados?

Os polímeros são utilizados para fabricar objetos como sacolas plásticas, panelas antiaderentes, para-choques de automóveis, canos para água, mantas, colas, tintas e chicletes.

No entanto, como dito anteriormente, a grande parte dos polímeros não sofre biodegradação, levando milhares de anos para se decompor na natureza. Nesse sentido, a despolimerização pode ser uma solução.

Problema dos plásticos

Nas últimas décadas, a produção de plástico tem aumentado significativamente em função da sua aplicabilidade em itens de diferentes setores. Dentre os polímeros mais comuns, destacam-se o polipropileno, o polietileno, o policloreto de vinila, o poliestireno e o polietileno tereftalato, que correspondem a cerca de 90% da demanda de plástico no mundo.

Essa procura por materiais plásticos está relacionada ao seu baixo custo, alta durabilidade e resistência a produtos químicos, radiação e pressão. Em consequência do consumo de produtos feitos por esses polímeros, são geradas grandes quantidades de resíduos que nem sempre são reciclados ou reutilizados, sendo lançados de forma direta ou indireta no ambiente e causando uma série de danos. Desse modo, as atividades antrópicas e industriais são consideradas altamente impactantes, pois são as principais fontes de inserção de plásticos no ambiente.

Técnicas de despolimerização

Existem diversas técnicas de despolimerização, como:

Hidrogenação

As cadeias de polímeros são quebradas por meio do tratamento com oxigênio e calor, gerando produtos capazes de serem processados em refinarias.

Gaseificação

Processo em que os polímeros são aquecidos com ar ou oxigênio, gerando gás de síntese (mistura de gases que contenham monóxido de carbono e hidrogênio).

Pirólise

Quebra de moléculas pelo calor na ausência de oxigênio, que gera frações de hidrocarbonetos capazes de serem processados em refinarias.

Quimólise

Quebra total ou parcial dos polímeros em monômeros na presença de glicol, metano e água.

Vantagens

A despolimerização é benéfica para o meio ambiente, pois diminui o gasto de energia empregado na confecção dos objetos a serem utilizados e evita que haja o acúmulo de resíduos. Com relação a outras formas de reciclagem, ela é vantajosa por possibilitar que diversos tipos de plásticos com distintos tipos de contaminantes possam ser misturados em um mesmo processo, como ocorre com tintas e papéis.

Além disso, reduz o custo de pré-tratamento, coleta e seleção, e possibilita a produção de novos plásticos com a mesma qualidade do polímero original.

Desvantagens

Após passarem pela despolimerização, os materiais não podem ser utilizados indiscriminadamente, pois podem trazer riscos à saúde, principalmente se o destino for embalagens alimentícias. Isso porque esses materiais podem conter resíduos contaminantes que podem vir a migrar para o alimento acondicionado pela embalagem reciclada.

Além disso, a despolimerização gasta muita energia, o que a torna cara.

Despolimerização

De acordo com um estudo publicado no Journal of the American Chemical Society, uma equipe de pesquisadores mostrou que é possível quebrar certos polímeros em monômeros e reciclá-los para uso em materiais para outras aplicações.

Os polímeros decompostos são polimetacrilatos que foram produzidos usando uma técnica de polimerização específica chamada polimerização por transferência de cadeia de adição-fragmentação reversível, também conhecida como RAFT. Este método relativamente novo, que agora também atrai o interesse da indústria, produz cadeias poliméricas de comprimento uniforme.

Os pesquisadores conseguiram recuperar até 92% dos monômeros dos polimetacrilatos sem adicionar um catalisador que permitiria ou aceleraria a reação. “Nosso método poderia ser desenvolvido ainda mais para envolver o uso de um catalisador. Isso pode aumentar ainda mais o valor recuperado”, diz Athina Anastasaki, professora de materiais poliméricos da ETH Zurich.

O grupo químico presente no final de uma cadeia polimérica é crucial para a quebra do polímero. Ao aquecer a mistura de solvente de polímero a 120°C, os pesquisadores criaram o que são chamados de “radicais” no final de uma cadeia de polimetacrilato, que desencadeou a despolimerização

De acordo com Anastasaki, os monômeros recuperados dessa maneira podem produzir o mesmo polímero ou um produto completamente diferente – um hidrogel insolúvel que também pode ser decomposto em seus monômeros. Os produtos recém-criados são de qualidade semelhante aos originais. Isso contrasta com os produtos anteriores feitos de polímeros reciclados.

Entretanto, de acordo a pesquisadora, a polimerização RAFT é mais cara que a polimerização convencional. Isso mostra que ainda são necessários mais estudos para tornar o uso em larga escala viável economicamente.