Plásticos são programados para se autodestruir em dias ou meses

Polímeros naturais e polímeros sintéticos

Por que é tão difícil lidar com os polímeros sintéticos, como os plásticos, se a natureza produz e degrada uma grande variedade de polímeros, moléculas de cadeia longa que incluem nada menos do que o DNA e o RNA?

“A biologia utiliza polímeros em todos os lugares, como proteínas, DNA, RNA e celulose, mas a natureza nunca enfrenta os tipos de problemas de acúmulo a longo prazo que vemos com os plásticos sintéticos. A diferença está na química,” explica o professor Yuwei Gu, da Universidade Rutgers, nos EUA.

Ora, se a natureza consegue produzir polímeros que cumprem sua função e depois desaparecem, raciocinou Gu, talvez os plásticos produzidos pelo homem possam ser fabricados de modo a se comportar do mesmo jeito.

O professor Gu encontrou um modo de perseguir esse objetivo explorando pequenos grupos auxiliares que os polímeros naturais possuem incorporados em sua estrutura, grupos esses que facilitam a quebra das ligações químicas quando chega a hora certa.

E a ideia funcionou, permitindo criar plásticos que se decompõem em condições cotidianas, sem calor e sem a necessidade de solventes químicos agressivos.

Plásticos programáveis

Um polímero é uma substância formada por muitas unidades repetidas ligadas entre si, como contas em um colar. Os plásticos são polímeros, assim como materiais naturais como o DNA, o RNA e as proteínas. O DNA e o RNA são polímeros porque são longas cadeias de unidades menores chamadas nucleotídeos; as proteínas são polímeros formados por aminoácidos.

A “cola” que mantém unidos esses blocos fundamentais são as ligações químicas. Os plásticos são duráveis porque possuem ligações particularmente fortes, o que também dificulta sua quebra quando sua vida útil chega ao fim. A pesquisa então se concentrou em tornar essas ligações mais fáceis de romper quando necessário, sem enfraquecer o material durante o uso.

E isso trouxe uma vantagem adicional: O avanço conseguido pela equipe faz mais do que tornar os plásticos degradáveis: Torna o processo programável.

A chave para este avanço está na forma como os componentes da estrutura química do plástico são organizados, postos de modo que fiquem na posição ideal para começar a se decompor quando um “gatilho” for disparado. No laboratório, o gatilho foi luz ultravioleta, mas a equipe afirma que a exposição à luz do Sol pode ser suficiente, o que precisará ser atestado em pesquisas de campo.

Controlando a velocidade de degradação

O processo pode ser comparado a dobrar um pedaço de papel para que ele se rasgue facilmente ao longo da dobra. Ao pré-dobrar a estrutura, o plástico pode se romper milhares de vezes mais rápido do que o normal. Mesmo que o plástico se rompa mais facilmente quando ativado, sua composição química básica permanece a mesma, de modo que ele continua forte e útil até o momento em que o usuário desejar que ele se degrade.

“O mais importante é que descobrimos que a disposição espacial exata desses grupos vizinhos altera drasticamente a velocidade de degradação do polímero,” acrescentou Gu. “Controlando sua orientação e posicionamento, podemos projetar o mesmo plástico para se decompor em dias, meses ou até anos.”

E o alcance da descoberta vai além da solução da crise global dos plásticos: O mesmo princípio poderá viabilizar inovações como cápsulas para liberação controlada de medicamentos, revestimentos temporários e muito mais.

“Esta pesquisa não só abre caminho para plásticos mais responsáveis ambientalmente, como também amplia o conjunto de ferramentas para o desenvolvimento de materiais inteligentes e responsivos à base de polímeros em diversas áreas,” disse Gu.