14 Outubro 2021
Inovação disruptiva no design de plástico e no processamento

Os plásticos são materiais baratos, leves e duráveis, que podem ser prontamente processados numa variedade de produtos que encontram uso numa ampla gama de aplicações. Essas grandes vantagens determinaram o aumento de seu uso durante os últimos 60 anos. No entanto, os altos níveis de uso e descarte têm gerado diversos problemas ambientais.

Considerando que 4% da produção mundial de petróleo e gás é usado como matéria-prima para plásticos e um adicional de 3-4% é usado para fornecer energia para o seu fabrico, e que a maior parte deste plástico é usado para produtos descartáveis ​​de curta duração, pode-se inferir que o uso atual deste material não é sustentável.

Além disso, devido à durabilidade dos polímeros, grandes quantidades de plásticos descartados em fim de vida estão a acumular-se como detritos em aterros sanitários e em habitats naturais em todo o mundo [1]. Por exemplo, a Europa produz 60 milhões de toneladas de plástico todos os anos, mas preocupantemente, apenas cerca de 30 por cento disso é eventualmente reciclado [2].

Essa evolução foi associada às percepções do consumidor e à compreensão dos proprietários da marca sobre a capacidade de recuperação e circularidade dos produtos. Uma pesquisa da Deloitte de 2018 descobriu que dois terços dos compradores estão dispostos a pagar mais por produtos sustentáveis. Proprietários de marcas como a PepsiCo tornaram público os compromissos de visões circulares do uso do seu plástico (“para construir um mundo onde os plásticos nunca precisam se tornar resíduos”) [3]. E, por último, mas não menos importante, as políticas legislativas foram colocadas em marcha para acelerar a reutilização e a reciclagem de plástico enquanto se concentram em projetos e soluções que reduzem a quantidade necessária por parte.

Para este fim, novas tecnologias e estratégias disruptivas têm de ser desenvolvidas permitindo que a indústria alcance seu pleno potencial com uma matéria-prima renovável, eficiente e durável.

O admirável mundo novo das tecnologias disruptivas

De acordo com Bower e Christensen, as tecnologias disruptivas introduzem um pacote de atributos muito diferente daquele que os clientes tradicionais valorizam historicamente, e muitas vezes elas desempenham muito pior em uma ou duas dimensões que são particularmente importantes para esses clientes. Como regra, os clientes convencionais não estão dispostos a usar um produto disruptivo em aplicações que eles conhecem e entendem [4].

Uma dessas inovações foi desenvolvida por uma equipa de investigadores do Departamento de Energia dos EUA (DOE) Laboratório Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab). Eles projetaram um plástico reciclável que pode ser desmontado em suas partes constituintes no nível molecular, e então remontado numa forma, textura e cor diferentes novamente e novamente, sem perda de desempenho ou qualidade. O novo material, chamado poli(dicetoenamina), ou PDK, foi relatado na revista Nature Chemistry [5].

Igualmente impressionante é o surgimento de plásticos biodegradáveis. A maioria dos plásticos sintéticos não são biodegradáveis, mas, de acordo com Syranidou et al, “uma ampla gama de organismos pode assentar na superfície desgastada” de detritos de plástico, que eles usam “como substrato e como fonte de carbono”. E essas cepas de bactérias podem potencialmente acelerar o processo de degradação do plástico [6]. A mistura de plástico continha Polietileno que é amplamente utilizado para fazer sacos de plástico e poliestireno, que é comumente encontrado em embalagens de alimentos e eletrónicos. Após cinco meses de desgastar os plásticos com as bactérias, foi alcançada uma redução da massa plástica de até 11 por cento.

 

Figura 1: gráfico de bactérias comedoras de plástico, Ideonella Sakaiensi; e tabuleiro de comida feito de plásticos do oceano com proteção de resistência a bactérias

Naturalmente, conforme afirmado por Bower e Christensen, o grande obstáculo é garantir a adesão dos principais clientes que não estão dispostos a pagar mais por uma comodidade. No entanto, como o COVID-19 mostrou claramente, os cidadãos se irão adaptar rapidamente a novas circunstâncias se o contexto estiver certo e se o os governos mostrarem o caminho com a implementação de legislação.

Sobre esse assunto, inovação disruptiva em itens relacionáveis pode fazer sentido se as circunstâncias mudarem abruptamente. Um desses exemplos é o desenvolvimento de tecnologia que torna os polímeros resistentes a bactérias, fungos e biofilme. Inspirado na pele humana e na sua proteção contra germes e vírus, polímeros com zinco integrado têm um desempenho antimicrobiano de 99,9% ou mais [7].

Testes independentes usando o protocolo ISO 21702 para o coronavírus humano E229 provou que a tecnologia Parx Materials reduz a vida útil do vírus cinco vezes mais rápido do que quando em comparação com superfícies de plástico sólidas normais.

Inovação disruptiva com base em termoplásticos também atende aos setores de energia, automóvel e aeronáutico. Para o setor de energia eólica, escudos termoplásticos para pás, conhecidos como armourEDGE, estão sendo considerados para proteger a borda principal das pás de vento [8]. Avanços neste setor podem abrir o caminho para uma economia baseada numa fonte de energia renovável.

Figura 2: soluções de ponta de armaduras de proteção 

Os compósitos termoplásticos também são os principais candidatos para a aeronave do futuro. Os meios de transporte altamente eficientes totalmente construídos com fontes materiais renováveis são um empreendimento viável.

Todas essas aplicações levam em consideração as admiráveis propriedades dos termoplásticos, aproveitando os seus recursos de reciclabilidade quando comparados a outras alternativas. Se este material atingir o seu potencial renovável, as empresas que estão por trás da inovação que lideram o caminho para este objetivo estarão numa posição privilegiada para liderar suas respetivas indústrias no próximo século.


Autor: Pedro Mimoso, Diretor de Desenvolvimento de Negócio do PIEP

[1] J. Hopewell and R. Dvorak, Plastics recycling: challenges and opportunities. The Royal Society Publishing, 2009.

[2] M. Campbell, Discovery of plastic-eating bacteria marks breakthrough for scientists. Euronews, 2020.

[3] P. Krieger, Renewable and recyclable? Recycling today, 2019.

[4] JL., Bower and C.M. Christensen, Disruptive Technologies. Harvard Business Review, 1995.

[5] S. Snowden, Scientists create a plastic that can be recycled indefinitely. Forbes, 2019.

[6] E. Syranidou et al, Biodegradation of mixture of plastic films by tailored marine consortia, Journal of Hazardous Materials, 2019.

[7] R. Lingle, Zinc highly effective against viruses on plastic surfaces. Plastics today, 2019.

[8] R. Herring, K. Dyer, F. Martin and C. Ward, The increasing importance of leading-edge erosion and a review of existing protection solutions. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2019.

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