30 de março de 2021 Miguel Silva

Cientistas da Universidade de San Diego estão lutando contra o plástico oceânico com chinelos biodegradáveis feitos de algas

Flip-flops biodegradáveis de qualidade comercial. Foto cortesía de Stephen Mayfield, UC San Diego.

Como o calçado mais popular do mundo, os chinelos são responsáveis por uma porcentagem preocupante de resíduos de plástico que vão para aterros, praias e oceanos.

Cientistas da Universidade da Califórnia em San Diego passaram anos trabalhando para resolver esse problema, e agora deram um passo adiante para cumprir esta missão.

Focando nas soluções químicas, a equipe de pesquisadores formulou espumas de poliuretano, feitas de óleo de algas, para atender às especificações comerciais de sapatos de sola intermédia (entressolas) e pés de chinelos. Os resultados de seu estudo são publicados na Bioresource Technology Reports e descrevem o desenvolvimento bem-sucedido da equipe na busca por esses materiais sustentáveis e biodegradáveis, que estão prontos para o consumo.

A pesquisa foi uma colaboração entre a UC San Diego e a empresa iniciante Algenesis Materials – uma empresa de ciência e tecnologia de materiais. O projeto foi co-liderado pela estudante dos laboratórios Natasha Gunawan, pelos professores Michael Burkart (Divisão de Ciências Físicas), Stephen Mayfield (Divisão de Ciências Biológicas), e pela cientista pesquisadora da Algenesis, Marissa Tessman.

Os testes mostram que os chinelos são biodegradáveis e que atendem a performance exigida pelo mercado calçadista

“O artigo mostra que temos espumas de qualidade comercial que se biodegradam no ambiente natural”, disse Mayfield. “Depois de centenas de formulações, finalmente alcançamos uma que atendia às especificações comerciais. Essas espumas têm 52 por cento de conteúdo biológico – eventualmente, chegaremos a 100 por cento.”

Além de desenvolver a formulação certa para as espumas de qualidade comercial, os pesquisadores trabalharam com a Algenesis não apenas para fazer os sapatos, mas também para degradá-los. Mayfield observou que os cientistas demonstraram que produtos comerciais como poliésteres, bioplásticos (PLA) e plásticos de combustível fóssil (PET) podem se biodegradar, mas apenas no contexto de testes de laboratório ou compostagem industrial.

“Nós redesenvolvemos poliuretanos com monômeros de base biológica do zero para atender às altas especificações de materiais para calçados, enquanto mantemos a química adequada, em teoria, para que os calçados pudessem se biodegradar”, explicou Mayfield.

“A vida útil do material deve ser proporcional à vida útil do produto”, disse Mayfield. “Não precisamos de materiais que ficam por 500 anos em um produto que você só usará por um ou dois anos.”

Na imagem abaixo nós vemos a biodegradação de cubos de PU ao longo de 12 semanas. A degradação foi analisada através de:

  1. A) Mudança na aparência;
  2. B) Massa do cubo;
  3. C) Força máxima em 50 por cento da força de compressão de deflexão (CFD).

As barras de erro indicam os desvios padrão da amostra das medições triplicadas. Para composto e perda de massa do solo, p <0,01, e para composto e CFD do solo, p <0,01 (Tabela 2 em artigo publicado).

Imagem cortesia de Stephen Mayfield, UC San Diego.

Completando o Loop Biológico

Ao testar suas espumas personalizadas, mergulhando-as em composto tradicional e solo, a equipe descobriu os materiais degradados após, apenas, 16 semanas. Durante o período de decomposição, para compensar qualquer toxicidade, uma equipe de cientistas liderada por Skip Pomeroy da UC San Diego mediu cada molécula eliminada dos materiais biodegradáveis. Eles também identificaram os organismos que degradaram as espumas.

“Pegamos as enzimas dos organismos que degradam as espumas e mostramos que poderíamos usá-las para despolimerizar esses produtos de poliuretano e, em seguida, identificamos as etapas intermediárias que ocorrem no processo”, disse Mayfield. “Nós mostramos então que poderíamos isolar os produtos despolimerizados e usá-los para sintetizar novos monômeros de poliuretano, completando um bioloop.”

Essa capacidade de reciclagem total de produtos comerciais é o próximo passo na missão contínua do cientista para resolver os problemas atuais de produção e gestão de resíduos que enfrentamos com plásticos – segundo estudos feitos por cientistas das universidades da Geórgia, da Califórnia e da organização oceanográfica Sea Education Association (SEA), se esses problemas não forem resolvidos, eles resultarão em 13 bilhões de toneladas métricas de plástico em aterros ou no ambiente natural até 2050.

De acordo com Pomeroy, essa prática prejudicial ao meio ambiente começou há cerca de 60 anos com o desenvolvimento de plásticos.

“Se você pudesse voltar no tempo e imaginar como poderia modelar a indústria de polímeros de petróleo, você faria hoje o mesmo que fizemos anos atrás? Há um monte de plástico flutuando em todos os oceanos deste planeta que sugere que não deveríamos ter feito dessa forma ”, observou Pomeroy.

Embora esteja em vias de produção, viabilizá-lo, economicamente e comercialmente, é uma questão de ganho de escala, tema no qual os cientistas estão trabalhando com seus parceiros de fabricação.

“As pessoas estão se preocupando com a poluição do oceano por plástico e começando a exigir produtos que possam lidar com o que se tornou um desastre ambiental”, disse Tom Cooke, presidente da Algenesis. “Acontece que estamos no lugar certo na hora certa.”

Fonte: UC San Diego.

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