As substâncias polifluoroalquiladas (PFAS, na sigla em inglês) – um grupo de materiais sintéticos ou artificiais resistentes à degradação – são conhecidas como “químicos eternos” devido ao impacto que causam no meio ambiente e na saúde humana. No entanto, grande parte da indústria moderna depende das PFAS para embalagens seguras, proteção contra incêndio e revestimentos impermeáveis.
Apesar dos milhares de milhões de dólares em prejuízo económico que representam as PFAS para a saúde humana e para o meio ambiente, os próprios materiais PFAS são relativamente acessíveis e abundantes. Assim, quando os engenheiros químicos da Universidade de Washington em St. Louis quiseram desenvolver uma alternativa que pudesse responder às necessidades de fabrico, recorreram a um material diferente, também acessível e abundante: a lignina, ou resíduo vegetal.
Num novo estudo já publicado na revista “Matter”, os investigadores da Universidade de Washington (WashU) em St. Louis descrevem os processos químicos utilizados para transformar lignina e ácidos gordos num substituto viável às PFAS. O SLIP, ou partículas super-hidrofóbicas integradas à lignina.
“Na verdade, utilizamos esse material residual para transformá-lo em um produto valioso”, disse Joshua Yuan, da WashU McKelvey Engineering, que há muito tempo se inspira no mundo natural para encontrar soluções que substituam materiais derivados do petróleo.
No projeto SLIP, os pesquisadores descobriram um revestimento impermeável viável para substituir o PFAS e eliminar os efeitos colaterais tóxicos. “Ele não permanecerá no meio ambiente para sempre e pode ser degradado“, acrescentou Yuan.
Para criar o SLIP, Joshua Yuan e a sua equipa, incluindo os primeiros autores Puneet Dhatt e Weiwei Li, inspiraram-se no tecido vascular das plantas, o xilema. Dentro do xilema, encontra-se uma molécula impermeável, a suberina, que transporta água por toda a planta. Os investigadores incorporaram a estrutura da suberina em partículas de lignina, ligando a lignina a ácidos gordos e adicionando um aglutinante de ácido polilático (PLA). O material resultante demonstrou um desempenho super-hidrofóbico excecional e apresentou características de robustez mecânica e estabilidade ultravioleta.
No entanto, os investigadores alertam que a substância não representa tudo o que o PFAS faz, mas é um início substancial, especialmente se for considerada a enorme quantidade de revestimentos impermeáveis usados na fabricação moderna.
Testes levados a cabo pelos investigadores mostraram que a água não penetra no novo material SLIP. “A água simplesmente escorre”, disse Puneet Dhatt, acrescentando que o material foi testado com um fungo degradador de madeira, e foi demonstrado que o revestimento se decompõe em matéria orgânica inofensiva dentro do período esperado.
A lignina e os ácidos gordos “evoluíram para se degradar no meio ambiente durante um longo período“, observou Puneet Dhatt, e acrescentou que o material substituto poderá ajudar a evitar o custo social dos produtos químicos eternos.
A equipa da Universidade de Washington colaborou com investigadores da Universidade Texas A&M para estimar a economia de custos resultante da substituição de PFAS. Analisando os impactos globais na saúde humana e no meio ambiente causados por substâncias químicas persistentes, os investigadores do Texas estimaram que o total de danos sociais evitados com a substituição das PFAS por SLIP em impermeabilização poderá chegar a 1,1 mil milhões de dólares anualmente.
Por enquanto, os cientistas continuarão a adicionar atributos a este novo revestimento. O SLIP poderá ser usado em embalagens e revestimentos de materiais de construção, mas o próximo passo será torná-lo resistente a óleo e fogo para expandir consideravelmente as aplicações. A equipa também está a trabalhar para ampliar o processo e integrá-lo nas indústrias de biorrefinaria e de papel e celulose.
“Este estudo representa o exemplo perfeito de como aprendemos com a natureza e projetamos um material sustentável, essencial para a nossa sociedade, com um ciclo de vida semelhante ao dos polímeros naturais, onde tudo pode degradar-se sem causar danos”, disse Joshua Yuan.
