Uma nova pesquisa descobriu uma maneira simples e ecologicamente correta de decompor o Teflon, um dos plásticos mais resistentes em uso atualmente, e convertê-lo em componentes químicos valiosos.
Cientistas das Universidades de Newcastle e Birmingham criaram um processo de reciclagem limpo e energeticamente eficiente para o politetrafluoroetileno (PTFE), que é amplamente reconhecido pelo seu papel em utensílios de cozinha antiaderentes e produtos que devem suportar altas temperaturas e produtos químicos agressivos.
A equipe descobriu que o PTFE descartado pode ser decomposto e reutilizado apenas com sódio metálico e movimento mecânico de agitação – tudo em temperatura ambiente e sem solventes tóxicos.
Sua pesquisa foi publicada em Jornal da Sociedade Química Americana (JACS)que descreve alternativas de baixo consumo de energia e sem resíduos às tecnologias padrão de recuperação de flúor.
Quebrando ligações carbono-flúor para recuperar flúor útil
Rowley Armstrong, professor de química na Universidade de Newcastle e autor correspondente, disse: “O processo que descobrimos quebra as fortes ligações carbono-flúor no Teflon, convertendo-o em fluoreto de sódio, que é usado para fluoretar pasta de dente e ser adicionado à água potável.
“Centenas de milhares de toneladas de PTFE são produzidas globalmente todos os anos e são utilizadas em tudo, desde lubrificantes a revestimentos de utensílios de cozinha, e atualmente existem poucas formas de o eliminar. À medida que estes produtos chegam ao fim da sua vida útil, acabam atualmente em aterros, mas este processo permite-nos extrair o flúor e transformá-lo em novos materiais úteis.”
Erli Lu, professor associado da Universidade de Birmingham, acrescentou: “O flúor é um elemento importante na vida moderna e está contido em cerca de um terço dos novos medicamentos e em muitos materiais avançados. No entanto, o flúor tem sido tradicionalmente obtido através de processos químicos e de mineração que consomem muita energia e são poluentes. Nossa abordagem mostra que podemos recuperar o flúor dos resíduos diários e reutilizá-lo diretamente, transformando um problema de descarte em uma oportunidade de recurso.”
Por que reciclar PTFE é tão difícil
O politetrafluoroetileno (PTFE), comumente conhecido como Teflon, é valorizado por sua resistência ao calor e a produtos químicos, tornando-o um material essencial em utensílios de cozinha, eletrônicos e ferramentas de laboratório. No entanto, estas mesmas vantagens tornam a reciclagem extremamente difícil.
Quando o PTFE é queimado ou incinerado, libera poluentes persistentes chamados “produtos químicos para sempre” (PFAS) que permanecem nos ecossistemas por décadas. Como resultado, os métodos tradicionais de eliminação representam riscos significativos para o ambiente e para a saúde pública.
A mecanoquímica oferece um caminho mais limpo
Para enfrentar este desafio, os investigadores utilizaram a mecanoquímica, uma abordagem sustentável na qual as forças mecânicas impulsionam as reações químicas em vez do calor elevado.
Pequenos pedaços de sódio metálico são moídos juntamente com politetrafluoroetileno em um recipiente de aço selado chamado moinho de bolas. Essa moagem faz com que o material reaja à temperatura ambiente, quebrando as ligações carbono-flúor dentro do PTFE e produzindo carbono inofensivo e fluoreto de sódio, um sal estável amplamente utilizado em cremes dentais fluorados.
A equipe também demonstrou que o fluoreto de sódio produzido por este método pode ser imediatamente usado para sintetizar outros compostos valiosos contendo flúor para produtos farmacêuticos, ferramentas de diagnóstico e produtos químicos especializados, sem a necessidade de purificação adicional.
Confirmação da resposta de limpeza com análise NMR avançada
O professor associado Dominik Kubicki, da equipe de ressonância magnética nuclear (RMN) de estado sólido da Universidade de Birmingham, explica:”Usamos espectroscopia de RMN de estado sólido avançada – uma das especialidades de Birmingham – para examinar o interior da mistura de reação em nível atômico. Isso nos permitiu mostrar que o processo pode produzir fluoreto de sódio limpo sem quaisquer subprodutos. Este é um exemplo perfeito de como a caracterização de materiais de última geração pode acelerar o progresso em direção à sustentabilidade “.
Rumo a uma economia circular do flúor
A descoberta aponta para um sistema de reciclagem que poderia recuperar o flúor dos resíduos industriais, em vez de perdê-lo no descarte. Este modelo poderia reduzir significativamente o impacto ambiental dos produtos químicos à base de flúor, que desempenham papéis importantes na medicina, na eletrónica e nos sistemas de energia renovável.
“Nosso método é simples, rápido e utiliza materiais baratos”, disse o Dr. Lu. “Esperamos que isso inspire mais trabalhos para reutilizar outros tipos de resíduos fluorados e ajude a tornar mais sustentável a produção de importantes compostos fluorados.”
O estudo também destaca o papel crescente da mecanoquímica na química verde. Este campo emergente substitui reações de alta temperatura ou alto teor de solventes por movimento mecânico, abrindo novas oportunidades para inovação sustentável.
Kubicki acrescentou: “Este estudo mostra como a ciência interdisciplinar, combinando a química dos materiais com a espectroscopia avançada, pode transformar os plásticos mais duráveis em algo útil novamente. Este é um passo pequeno, mas importante, em direção à química sustentável do flúor.”
