Pesquisadores conseguem aperfeiçoar plástico biodegradável que promete substituir os de origem petroquímica

Um estudo, conduzido pela Universidade de Oxford, conseguiu melhorar um plástico biológico, isto é, derivado de fontes renováveis, que é considerado um forte candidato para substituir os plásticos petroquímicos. O ácido poliláctico (PLLA), é um polímero constituído por moléculas de ácido láctico, obtido a partir do amido de culturas como milho e cana-de-açúcar. Apesar de sua origem natural e biodegradabilidade, o uso amplo do PLLA esbarra em algumas limitações, como a natureza quebradiça do material, o que restringe sua aplicação porque não resiste bem a impactos, e seu custo mais elevado de produção, o que dificulta a competitividade com os plásticos convencionais.

Desse modo, plásticos mais resistentes, como o poliestireno de alto impacto (PSAI) ou o acrilonitrila butadieno estireno (ABS), acabam sendo preferidos. O problema é que ambos são derivados do petróleo, não se degradam facilmente e perdem desempenho ao serem reciclados. Assim, com o objetivo de resolver a fragilidade do PLLA e, consequentemente, posicioná-lo de fato como uma opção viável em relação aos plásticos de origem petroquímica, os pesquisadores avaliaram misturas de PLLA com uma série de diferentes blocos poliméricos com propriedades elásticas. Com isso, foram realizadas análises térmicas, de comportamento no estado fundido e testes de tração para investigar como os agentes plastificantes influenciam as propriedades do PLLA.

Entre as combinações testadas pelo grupo, o material com melhor desempenho foi composto por 15% de polímero em bloco, sendo 11% constituído de estruturas do tipo poli(ester-alt-eter). Como resultado, essa composição manteve a rigidez e a resistência à tração do PLLA, que naturalmente consegue suportar determinadas cargas, ao mesmo tempo em que proporcionou um aumento sete vezes maior da ductilidade (sua capacidade de se deformar sem romper) e oito vezes maior da tenacidade (a quantidade de energia que o material absorve até se romper), tornando-o mais resistente a choques e impactos repentinos. Essas melhorias foram alcançadas sem comprometer a estabilidade térmica do PLLA e a combinação também levou a uma viscosidade de fusão mais baixa, algo positivo porque facilita na fabricação e moldagem do material fundido.

Além disso, a síntese dos polímeros foi descrita como altamente eficiente, controlada e sem desperdícios, o que pode tornar sua produção mais barata, e as misturas de PLLA foram detalhadas como totalmente recicláveis quimicamente e biodegradáveis enzimaticamente. Dessa forma, com a pesquisa, o PLLA aprimorado se fortalece como alternativa promissora aos plásticos petroquímicos. Com sua origem renovável, agora maior resistência e capacidade de ser reciclado sem perda de desempenho e biodegradabilidade, o novo material representa um passo importante para soluções mais sustentáveis e que reduzem a dependência dos plásticos convencionais, um dos grandes desafios ambientais da atualidade. O artigo completo, “Toughened commercial poly(L-lactide) (PLLA) using degradable and recyclable poly(ester-alt-ether)-b-PLLA”, está disponível em: https://doi.org/10.1039/d5gc02301g.

Texto por Milena Rossales Castro.

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Researchers improve degradable plastic that could replace petrochemical plastics

A study conducted at the University of Oxford has improved a bioplastic, derived from renewable sources, which is considered a strong candidate to replace petrochemical plastics. Poly(L-lactide) (PLLA) is a polymer made from lactic acid molecules, obtained from starch of crops as corn and sugarcane. Despite its natural origin and biodegradability, the widespread use of PLLA is limited by a few factors, including the brittle nature of the material, which makes it less resistant to impact, and its higher production cost, which makes it less competitive compared to conventional plastics.

Thus, resistant plastics like high-impact polystyrene (HIPS) or poly(acrylonitrile-butadiene-styrene) (ABS) are often preferred. The problem is that both are petroleum-based, do not degrade easily and lose performance when recycled. Therefore, to overcome the fragility of PLLA and truly position it as a viable alternative to petrochemical plastics, the researchers tested blends of PLLA with various block copolymers featuring elastic properties. They then conducted thermal analyses, melt behavior and tensile tests to investigate how these elastic additives affect the properties of PLLA.

Among the combinations tested by the group, the best-performing material was composed of 15% block polymer, with 11% consisting of poly(ester-alt-ether) structures. As a result, this composition preserved the stiffness and tensile strength of PLLA, which naturally can withstand certain loads, while achieving a sevenfold increase in ductility (its capacity to deform without breaking) and an eightfold increase in toughness (the amount of energy the material absorbs before breaking), making it more resistant to shocks and impacts. These improvements were achieved without compromising the thermal stability of PLLA and the combination also led to a lower melt viscosity, a beneficial that makes easier to process and mold the melted material.

Furthermore, the synthesis of the polymers was described as highly efficient, which could reduce production costs, and the PLLA mixtures were detailed as fully recyclable through chemical processes and enzymatically biodegradable. With this research, the improved PLLA is strengthened as a promising alternative to petrochemical plastics. With its renewable origin, now enhanced resistance and capacity to be recycled without performance loss and biodegradability, the new material represents an important step towards more sustainable solutions that reduce dependence on conventional plastics, one of the major environmental challenges of our time. The full article, "Toughened commercial poly(L-lactide) (PLLA) using degradable and recyclable poly(ester-alt-ether)-b-PLLA", is available at: https://doi.org/10.1039/d5gc02301g.