História plástica: do auge ao pôr do sol: polímeros

A palavra "polímero" é de origem grega. Literalmente, um polímero é uma molécula que consiste em muitas partes ("poli") ("Meros"), cada uma das quais é monomérica, isto é, consiste em uma parte ("monos"), uma molécula. Simplificando, os polímeros são cadeias ramificadas de moléculas comuns, monômeros.

É assim que o processo de produção de plástico se parece hoje

Não é uma fruta, mas um grânulo de amido (um aumento de 1.500 vezes), que acumula umidade e se expande, destruindo o material

Perante os nossos olhos, a ficha desaparece

Como o superplástico está crescendo Os cientistas criaram uma planta geneticamente modificada cujas sementes contêm o polímero orgânico PHBV. Eles fazem termoplástico autodestrutivo a partir dele. Alguns tipos de bactérias produzem polímeros como o PHBV, usando-os como armazenamento de energia, como amido nas plantas ou glicogênio em animais

No século XX, a humanidade experimentou uma revolução sintética. Sua principal conquista pode ser chamada com segurança de invenção do plástico. Agora é até difícil imaginar que, no início do século passado, ele simplesmente não existisse e tudo ao redor fosse feito de materiais naturais que estão na moda hoje.

Jogo de bola

A humanidade, podemos dizer, se desenrolou antes da invenção do plástico. A história deste material traça uma conexão mística com o amor das pessoas por brincar com a bola. No século II aC, os gregos jogaram uma bola da bexiga de um porco, cheia de ar. Esse equipamento esportivo tinha o formato de um ovo ou, se você preferir, uma bola de rugby. Mesmo assim, nossos ancestrais estavam procurando uma maneira de corrigir o formato da bola e torná-la absolutamente redonda. Os gregos antigos tentaram incessantemente vários suplementos de ervas para dar elasticidade às paredes da bolha de porco.

Os índios maias faziam a bola com a casca da fruta, embrulhada em borracha natural, que extraíam do ficus. Uma tecnologia semelhante foi usada pelos habitantes das ilhas da Oceania e do Sudeste Asiático. No entanto, apenas os europeus trouxeram isso à mente. No século 19, uma árvore de guta-percha foi trazida da Europa para a Malásia, da qual foi extraído o leite de guta-percha. A primeira peça do novo material foram bolas de golfe (não meninos de circo). Hoje, esse material é usado para isolamento de cabos subaquáticos e subterrâneos e produção de adesivos.

Do baile, o bastão foi para o bilhar. Em 1862, o químico britânico Alexander Parkes decidiu criar um substituto barato para o caro marfim, do qual eram feitas as bolas de bilhar. O resultado foi a descoberta do primeiro plastificante.

Como os elefantes dormem?

Parkes inventou a nitrocelulose pela primeira vez. No entanto, suas propriedades não eram adequadas para jogar bolas, uma vez que o material era livre de cintilação. O que era necessário era um aditivo que o suavizasse sem reduzir a principal propriedade útil - elasticidade. Parkes decidiu adicionar cânfora. A mistura de nitrocelulose, cânfora e álcool foi aquecida até um estado fluido, depois vertida em um molde e solidificada à pressão atmosférica normal. Então Parkesin nasceu - o primeiro plástico semi-sintético. Infelizmente, como frequentemente acontece, seu descobridor não obteve sucesso comercial.

Mas o seguidor de Parkes, o americano John Haight, ganhou uma fortuna com o primeiro plástico. Ele fundou a empresa e começou a produzir pentes, brinquedos e uma série de outros produtos celulóides. Infelizmente, o material acabou sendo altamente inflamável; agora, apenas bolas de tênis de mesa e réguas escolares são feitas.

Em 1897, os químicos alemães descobriram a caseína, uma proteína formada pela dobragem do leite sob a ação de enzimas proteolíticas (as mesmas substâncias pelas quais digerimos os alimentos). Os cientistas descobriram que a caseína confere aos materiais propriedades elásticas e, quando resfriados, proporcionam dureza e resistência. A partir da caseína, foi estabelecida a produção de botões e agulhas de tricô.

O primeiro plástico totalmente sintético foi desenvolvido por Leo Beikeland nos EUA em 1907. Beikeland procurava um substituto sintético para goma-laca, uma substância cerosa secretada por insetos tropicais. O gramofone e a indústria elétrica o consumiam em grandes quantidades: placas e isoladores eram feitos de goma-laca. O cientista inventou uma substância líquida semelhante à resina, que após a solidificação se transformou em um material com propriedades surpreendentes. Os produtos fabricados eram duráveis ​​e não se dissolviam nem em ácido. Os primeiros telefones foram feitos precisamente a partir da descoberta de Beikeland. O plástico instantaneamente (em menos de um ano) se espalha pelo mundo.

O começo do bioer

No entanto, o plástico, além de todas as suas propriedades notáveis, tem duas desvantagens importantes. Em primeiro lugar, é fabricado com recursos naturais não renováveis ​​- petróleo, carvão e gás. Em segundo lugar, sua principal vantagem - durabilidade - que os inventores de plásticos buscavam no início do século passado, hoje se tornou uma desvantagem. Quanto mais plástico usamos, mais rapidamente crescem as montanhas de resíduos que não se decompõem em nenhum ambiente. Milhões de toneladas de plástico se acumulam na natureza, poluindo o meio ambiente.

Portanto, mais perto do final do século passado, os cientistas pensaram em como criar um material semelhante em propriedades ao plástico. Ao mesmo tempo, era necessário que o substituto plástico pudesse ser feito a partir de componentes renováveis ​​(por exemplo, plantas) e que fosse amigo das bactérias, ou seja, pudesse se decompor em condições naturais. Em meados da década de 90, como cogumelos depois da chuva, começaram a surgir relatos sensacionais sobre a invenção dos bioplásticos - plástico feito de amido natural, que se decompõe sob a influência de vários microorganismos. Porém, na introdução em larga escala da inovação em nossas vidas diárias, não havia dúvida: a produção de bioplásticos era um prazer muito caro.

Com o advento do novo século, a situação mudou dramaticamente. Os cientistas descobriram uma maneira de reduzir o custo de fabricação de bioplásticos e argumentam que em um futuro próximo ele se aproximará do custo de fabricação de plástico convencional. Além disso, alguns especialistas acreditam que o preço do plástico degradável é inflado artificialmente por produtores comerciais e empresas de petróleo (as empresas de petróleo não favorecem os bioplásticos porque sua produção em massa pode levar a uma queda nos preços do petróleo). Porém, se você calcular o custo do processamento de resíduos de plástico e adicionar esse valor ao custo do plástico comum, ainda não se sabe qual será o mais caro.

Plantações de plástico

O plástico convencional não é degradável devido ao fato de que ele consiste em polímeros muito longos que estão intimamente relacionados. O plástico com polímeros naturais mais curtos se comporta de maneira bastante diferente.

Os bioplásticos podem ser feitos de amido, que é um polímero natural e é produzido pelas plantas durante a fotossíntese. Uma grande quantidade de amido é encontrada em cereais, batatas e outras plantas despretensiosas. A colheita de amido de milho atinge 80% da massa verde total coletada. Portanto, a produção de plástico de uma nova geração deve ser bastante econômica. Os bioplásticos quebram e desintegram-se a qualquer temperatura em que os microrganismos sejam ativos. Os produtos residuais desse processo são dióxido de carbono e água.

Devido ao fato de o amido ser altamente solúvel em água, seus produtos são facilmente deformados com o menor contato com a umidade. Para dar maior resistência ao amido, ele é tratado com bactérias específicas que decompõem os polímeros de amido em monômeros de ácido lático. Então, quimicamente, os monômeros são forçados a formar cadeias de polímeros. Esses polímeros são muito mais fortes, mas não tão longos quanto os polímeros de plástico, e podem ser decompostos por microorganismos. O material resultante foi chamado polilactídeo (PLA). No ano passado, a primeira fábrica de PLA do mundo foi aberta em Nebraska.

Outra maneira de obter bioplásticos é usar as bactérias Alcaligenes eutrophus. No processo de sua vida, eles produzem grânulos de plástico orgânico, chamados "poli-hidroxialcanonato" (PHA). Experimentos bem-sucedidos já foram realizados na introdução dos genes dessas bactérias nos cromossomos vegetais, para que eles possam posteriormente produzir plástico dentro de suas próprias células. Isso significa que o plástico pode literalmente ser cultivado. É verdade que esse método ainda é caro. Além disso, como o processo inclui interferência no nível genético, ele também tem seus oponentes.

Garfos de milho

Hoje, os bioplásticos são amplamente utilizados em muitos países. O polilactídeo pode ser usado para a produção de fraldas descartáveis ​​e utensílios de mesa. Não é prejudicial ao corpo humano, então, não faz muito tempo, começou a ser utilizado em medicina como base para implantes temporários e suturas cirúrgicas. Os produtos de "milho" podem ser produzidos com a expectativa de autodestruição, o que requer a especificidade de seu uso. Alguns tipos de bioplásticos se dissolvem muito rapidamente, outros podem durar meses ou até anos.

A empresa italiana Novamont há muito tempo lança um bioplástico chamado MaterBi. Na Áustria e na Suécia, o McDonald's oferece garfos e facas de milho em seus restaurantes, a Goodyear lançou os primeiros bios Biotred GT3, enquanto as lojas Carrefour na França, Esselunga na Itália e CoOp na Noruega vendem seus produtos em sacos bioplásticos da mesma MaterBi.

Cientistas australianos do Centro Internacional de Pesquisa em Alimentos e Embalagens também anunciam seus produtos de amido de milho. Entre as inovações estão vasos para mudas, que se decompõem no solo sob a influência da umidade, e um filme preto, cujas propriedades notáveis ​​agradarão qualquer jardineiro.

Já surgiram idéias para a produção não apenas de embalagens biológicas descartáveis, mas também de alimentos que contêm bactérias específicas que matam patógenos - patógenos de várias doenças. Um dos patógenos mais perigosos é uma bactéria chamada Listeria. Desenvolve-se em alimentos mesmo a baixas temperaturas e pode causar uma doença fatal, acompanhada de febre alta e náusea. Cientistas da Universidade Clemson inventaram um bioplástico que contém bactérias nisina que impedem a multiplicação de Listeria. A nisina é um antibiótico produzido pela bactéria ácido láctico Streptococcus lactis. É inofensivo para um organismo vivo e é rapidamente destruído por enzimas do intestino humano.

Existem outros projetos igualmente interessantes. Pesquisadores de fantasia não se sustentam. Portanto, pode ser que em breve montanhas de lixo de plástico durável sejam coisa do passado, e fábricas para a produção de produtos plásticos de "milho" sejam construídas em seu lugar.

O artigo foi publicado na revista Popular Mechanics (nº 11, novembro de 2003). Você gosta do artigo?

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