O químico e engenheiro químico da Virginia Tech, Guoliang “Greg” Liu, e sua equipe de pesquisa desenvolveram um método para converter cloreto de polivinila (PVC) em polialfaolefina, um ingrediente chave usado em lubrificantes, incluindo óleo de motor.
Publicado em 5 de agosto NaturezaEste trabalho poderia fornecer uma forma de abordar simultaneamente dois problemas ambientais distintos: a dificuldade de reciclar o PVC e a necessidade de produzir o valioso lubrificante industrial de forma mais sustentável.
A reciclagem do PVC é particularmente desafiadora porque contém cloro e pode conter uma variedade de aditivos, dependendo de como é fabricado. Essas complicações significam que grandes quantidades de PVC acabam em aterros sanitários.
Entretanto, está a aumentar a procura de lubrificantes como o óleo de motor, cuja produção pode ter custos ambientais significativos. Portanto, converter o PVC descartado em um componente lubrificante útil pode reduzir o desperdício de plástico e, ao mesmo tempo, criar um novo produto valioso.
Convertendo Resíduos de PVC em Lubrificante
Os lubrificantes raramente atraem muita atenção, mas são essenciais para as máquinas modernas. O óleo de motor é usado em equipamentos que vão desde cortadores de grama e carros de passageiros até motores a jato, de modo que as indústrias dependem de um fornecimento constante dos ingredientes usados para fabricar lubrificantes.
O laboratório de Liu desenvolveu agora um processo que poderia fornecer outro destino para os resíduos de PVC e ajudar a resolver o problema crescente da poluição plástica.
Esse método começa com o PVC, o mesmo material encontrado em encanamentos domésticos, estruturas de janelas e até mesmo em cartões de crédito. Os pesquisadores colocaram o PVC em um solvente e depois adicionaram tricloreto de alumínio e alfa olefina. A mistura é aquecida a 158 graus Fahrenheit durante três horas. Em seguida, os pesquisadores extraem do solvente um óleo relativamente espesso que atua como lubrificante.
“Em primeiro lugar, provámos que é possível utilizar resíduos de plástico para produzir lubrificantes de alto desempenho. Em segundo lugar, estes lubrificantes são verdes e podem satisfazer as necessidades emergentes de sustentabilidade do mercado”, disse Liu.
Com base em pesquisas anteriores sobre reciclagem de plástico
O projeto surgiu do trabalho anterior da equipe que foi publicado Ciência E estabilidade da natureza. Nesses estudos, os investigadores desenvolveram abordagens para converter outros tipos de resíduos plásticos em surfactantes utilizados em produtos como sabão e detergente.
Depois que esses esforços foram bem-sucedidos, Liu e seus colegas decidiram investigar se o PVC também poderia ser convertido em algo útil.
“Queremos ajudar a melhorar a reciclagem e a reciclagem do PVC”, disse Liu.
Liu reuniu uma equipe de pesquisadores de graduação para desenvolver o projeto. Eric Munyaneza Nuweyo, estudante de doutorado no último ano de seu programa de doutorado, foi selecionado para liderar o esforço.
Connor S., estudante de graduação no departamento de química. Thompson estava originalmente trabalhando em outro projeto de pesquisa. Quando Liu sugeriu assumir este novo desafio, Thompson concordou em aceitá-lo.
A equipe também incluiu a estudante de pós-graduação Abby Siviello, que imediatamente fez contribuições significativas para a pesquisa.
“Muitas vezes os chamei de Três Mosqueteiros”, disse Liu.
Um resultado pegajoso leva a uma nova ideia
No início, os pesquisadores experimentaram maneiras de transformar quimicamente as moléculas de PVC em diferentes materiais.
“A ideia era simples. O PVC, como uma das formas mais ativas de polietileno, deveria ser facilmente convertido em outras moléculas, substituindo os átomos de cloro por outros grupos”, disse Liu.
No entanto, os primeiros resultados não foram particularmente úteis. Os materiais permaneceram macios, um tanto pegajosos e não conseguiram fornecer o nível de desempenho desejado pelos pesquisadores.
“Um dia percebi: se este polímero é tão pegajoso e macio, porque é que não continuo a quebrar as cadeias do polímero em segmentos mais pequenos?” Liu disse.
Essa mudança de direção revelou-se importante. À medida que a equipa continuava a decompor o PVC, a produzir novas moléculas e a avaliar o material resultante, Liu começou a ver que tinham criado algo potencialmente mais valioso do que um produto reciclado tradicional.
testando o que a equipe criou
Para determinar o que o novo petróleo poderia fazer, Liu procurou pesquisadores com experiência adicional.
As amostras foram enviadas para Ali Erdemir, da Texas A&M University, onde os pesquisadores testaram o material final. Liu também colaborou com William Goddard da Caltech em cálculos químicos.
Xi Chen, colega da Virginia Tech, contribuiu com uma análise económica e de produção que desenvolveu um modelo de como o petróleo poderia eventualmente ser produzido em grande escala.
Os investigadores querem agora tornar o processo de produção de lubrificantes mais sustentável, bem como tornar o produto resultante mais amplamente disponível.
“Os lubrificantes são os heróis silenciosos que existem. Muitas vezes não reconhecemos que eles existem, mas eles trabalham silenciosamente lá. Queremos ser capazes de produzir petróleo em grande escala para alcançar mais pessoas no mundo”, disse Liu.
