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Uma série de espelhos e prismas desviam os lasers e os focam para executar a reação. Crédito: The University of Texas at Austin
Uma equipe criou uma técnica de laser para quebrar plásticos resistentes em componentes valiosos, oferecendo uma abordagem nova e sustentável para lidar com a poluição global por plástico.
Uma equipe de pesquisa global, liderada por engenheiros do Texas, desenvolveu um método baseado em laser para decompor moléculas de plásticos e outros materiais em seus componentes fundamentais para reutilização futura.
A descoberta, que envolve colocar esses materiais sobre materiais bidimensionais chamados dicalcogenetos de metais de transição e depois acendê-los, tem o potencial de melhorar a maneira como descartamos plásticos que são quase impossíveis de quebrar com as tecnologias atuais.
“Ao aproveitar essas reações únicas, podemos explorar novos caminhos para transformar poluentes ambientais em produtos químicos valiosos e reutilizáveis, contribuindo para o desenvolvimento de uma economia mais sustentável e circular”, disse Yuebing Zheng, professor do Departamento Walker de Engenharia Mecânica da Cockrell School of Engineering e um dos líderes do projeto. “Esta descoberta tem implicações significativas para abordar os desafios ambientais e avançar o campo da química verde.”
A pesquisa foi publicada recentemente em Comunicações da Natureza. A equipe inclui pesquisadores da Universidade da California, Berkeley; Universidade Tohoku no Japão; Laboratório Nacional Lawrence Berkeley; Universidade Baylor; e Universidade Estadual da Pensilvânia.
Combatendo a poluição plástica
A poluição plástica se tornou uma crise ambiental global, com milhões de toneladas de resíduos plásticos se acumulando em aterros sanitários e oceanos a cada ano. Os métodos convencionais de degradação de plástico geralmente consomem muita energia, são prejudiciais ao meio ambiente e ineficazes. Os pesquisadores imaginam usar essa nova descoberta para desenvolver tecnologias eficientes de reciclagem de plástico para reduzir a poluição.
Professor Yuebing Zheng e aluno de pós-graduação Siyuan Huang. Crédito: The University of Texas at Austin
Os pesquisadores usaram luz de baixa potência para quebrar a ligação química dos plásticos e criar novas ligações químicas que transformaram os materiais em pontos de carbono luminescentes. Os nanomateriais à base de carbono estão em alta demanda por causa de suas muitas capacidades, e esses pontos poderiam ser potencialmente usados como dispositivos de armazenamento de memória em dispositivos de computador de próxima geração.
“É emocionante potencialmente pegar plástico que, por si só, nunca se decomporia e transformá-lo em algo útil para muitas indústrias diferentes”, disse Jingang Li, um estudante de pós-doutorado na Universidade da Califórnia, Berkeley, que iniciou a pesquisa na UT.
Potencial para aplicações mais amplas
A reação específica é chamada de ativação CH, onde ligações carbono-hidrogênio em uma molécula orgânica são seletivamente quebradas e transformadas em uma nova ligação química. Nesta pesquisa, os materiais bidimensionais catalisaram essa reação que levou as moléculas de hidrogênio a se transformarem em gás. Isso abriu caminho para que as moléculas de carbono se ligassem umas às outras para formar os pontos de armazenamento de informações.
Mais pesquisas e desenvolvimento são necessários para otimizar o processo de ativação de CH acionado por luz e escaloná-lo para aplicações industriais. No entanto, este estudo representa um passo significativo na busca por soluções sustentáveis para o gerenciamento de resíduos plásticos.
O processo de ativação de CH induzido por luz demonstrado neste estudo pode ser aplicado a muitos compostos orgânicos de cadeia longa, incluindo polietileno e surfactantes comumente usados em sistemas de nanomateriais.
Referência: “Ativação de C–H induzida por luz mediada por dicalcogenetos de metais de transição 2D” por Jingang Li, Di Zhang, Zhongyuan Guo, Zhihan Chen, Xi Jiang, Jonathan M. Larson, Haoyue Zhu, Tianyi Zhang, Yuqian Gu, Brian W. Blankenship, Min Chen, Zilong Wu, Suichu Huang, Robert Kostecki, Andrew M. Minor, Costas P. Grigoropoulos, Deji Akinwande, Mauricio Terrones, Joan M. Redwing, Hao Li e Yuebing Zheng, 2 de julho de 2024, Comunicações da Natureza.
DOI: 10.1038/s41467-024-49783-z
A pesquisa foi financiada por diversas instituições, incluindo a Instituto Nacional de SaúdeFundação Nacional de Ciências, Sociedade Japonesa para a Promoção da Ciência, Fundação Hirose e Fundação Nacional de Ciências Naturais da China.
A equipe de pesquisa inclui Deji Akinwande e Yuqian Gu do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação Chandra Family da UT; Zhihan Chen, Zilong Wu e Suichu Huang do Programa de Ciência e Engenharia de Materiais da UT; Hao Li, Di Zhang e Zhongyuan Guo da Universidade Tohoku no Japão; Brian Blankenship, Min Chen e Costas P. Grigoropoulos da Universidade da Califórnia, Berkeley; Xi Jiang, Robert Kostecki e Andrew M. Minor do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley; Jonathan M. Larson da Universidade Baylor; e Haoyue Zhu, Tianyi Zhang, Mauricio Terrones e Joan M. Redwing da Universidade Estadual da Pensilvânia.