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Jul 15, 2023

As espumas usadas em assentos e colchões de automóveis são difíceis de reciclar

Compartilhe: Srikanth Pilla, Clemson University e James Sternberg, Clemson University O Research Brief é um breve resumo sobre trabalhos acadêmicos interessantes. Um novo substituto vegetal para espuma de poliuretano

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Srikanth Pilla, Universidade Clemson e James Sternberg, Universidade Clemson

O Research Brief é um breve resumo sobre trabalhos acadêmicos interessantes.

Um novo substituto vegetal para a espuma de poliuretano elimina o risco à saúde do material, comumente encontrado em isolamentos, assentos de automóveis e outros tipos de amortecimento, e é mais ambientalmente sustentável, mostra nossa nova pesquisa.

As espumas de poliuretano estão ao seu redor, em qualquer lugar que seja necessário um material leve para amortecimento ou suporte estrutural. Mas normalmente são feitos com produtos químicos suspeitos de serem cancerígenos.

Os poliuretanos são normalmente produzidos em uma reação muito rápida entre dois produtos químicos produzidos pela indústria petroquímica: polióis e isocianatos. Embora muito trabalho tenha sido feito para encontrar substitutos para o componente poliol das espumas de poliuretano, o componente isocianato permaneceu em grande parte, apesar das suas consequências para a saúde humana. As espumas de base biológica podem evitar esse componente.

Criamos uma espuma durável de base biológica usando lignina, um subproduto da indústria de polpa de papel, e um agente de cura à base de óleo vegetal que introduz flexibilidade e resistência ao material final.

No centro da inovação está a capacidade de criar um sistema que “gelifica”, tanto no sentido de que os materiais são compatíveis uns com os outros como de criarem fisicamente um gel rapidamente, para que a adição de um agente espumante possa criar a leveza. estrutura associada a espumas de poliuretano.

A lignina é um material difícil de converter em um produto químico utilizável, dada a sua estrutura complicada e heterogênea. Usamos essa estrutura para criar uma rede de ligações que possibilitou o que acreditamos ser a primeira espuma de não-isocianato à base de lignina do mundo.

A espuma também pode ser reciclada porque possui ligações que podem descompactar a rede química após sua formação. Os principais componentes utilizados para produzir a espuma podem então ser extraídos e utilizados novamente.

As espumas de poliuretano são o sexto plástico mais produzido no mundo, mas estão entre os materiais menos reciclados. Eles também são projetados para serem duráveis, o que significa que permanecerão no meio ambiente por várias gerações.

Contribuem para o problema dos resíduos plásticos nos oceanos, na terra e no ar do mundo, e para os problemas de saúde humana. Hoje, os plásticos podem ser encontrados em praticamente todas as criaturas do ecossistema terrestre. E como a maioria dos plásticos é feita a partir de produtos petrolíferos, estão ligados à extracção de combustíveis fósseis, o que contribui para as alterações climáticas.

A origem totalmente biológica das nossas espumas aborda a questão da neutralidade de carbono, e a capacidade de reciclagem química garante que os resíduos de plástico tenham um valor associado, pelo que é menos provável que sejam deitados fora. Garantir que os resíduos tenham valor é uma marca distintiva da abordagem circular à produção – atribuir um valor monetário às coisas tende a diminuir a quantidade que é descartada.

Esperamos que a natureza destas espumas inspire outros a projetar plásticos tendo em mente o ciclo de vida completo. Assim como os plásticos precisam ser projetados de acordo com as propriedades de sua aplicação inicial, eles também precisam ser projetados para evitar o destino final de 90% dos resíduos plásticos: aterros sanitários e meio ambiente.

Nossas versões iniciais de espumas de base biológica produzem um material rígido adequado para uso em placas com núcleo de espuma utilizadas na construção ou para isolamento em refrigeradores. Também criamos uma versão leve e flexível que pode ser usada para aplicações de amortecimento e embalagem. Os testes iniciais desses materiais mostraram boa durabilidade em condições úmidas, aumentando suas chances de serem adotados comercialmente.

As espumas de poliuretano são amplamente utilizadas devido à sua versatilidade. A formulação que descobrimos inicialmente está sendo traduzida para criar uma biblioteca de precursores que podem ser misturados para produzir as propriedades desejadas, como resistência e lavabilidade, em cada aplicação.

Srikanth Pilla, Professor de Engenharia, Clemson University e James Sternberg, Professor Assistente Pesquisador de Engenharia Automotiva, Clemson University