O material auto-regenerativo pode se construir a partir do carbono no ar: Tomando uma página de plantas verdes, novo polímero “cresce” através de uma reação química com dióxido de carbono.

Um material projetado por engenheiros químicos do MIT pode reagir com dióxido de carbono do ar, crescer, fortalecer, e até mesmo reparar-se. O polímero, que um dia pode ser usado como material de construção ou reparo ou para revestimentos protetores, converte continuamente o gás de efeito estufa em um material à base de carbono que se reforça.

A versão atual do novo material é uma substância sintética semelhante a um gel que realiza um processo químico semelhante ao modo como as plantas incorporam dióxido de carbono do ar em seus tecidos em crescimento.. O material pode, por exemplo, ser transformados em painéis de uma matriz leve que podem ser enviados para um canteiro de obras, onde eles iriam endurecer e solidificar apenas com a exposição ao ar e à luz solar, economizando energia e custos de transporte.

A descoberta é descrita em um artigo na revista Materiais avançados, pelo professor Michael Strano, pós-doutorado Seon-Yeong Kwak, e outros oito no MIT e na Universidade da Califórnia em Riverside

“Este é um conceito completamente novo na ciência dos materiais,” diz Estranho, o Carbono C. Dubbs Professor de Engenharia Química. “O que chamamos de materiais de fixação de carbono ainda não existe hoje” fora do reino biológico, ele diz, descrevendo materiais que podem transformar o dióxido de carbono no ar ambiente em um sólido, forma estável, usando apenas o poder da luz solar, assim como as plantas fazem.

Desenvolver um material sintético que não só evita o uso de combustíveis fósseis para sua criação, mas na verdade consome dióxido de carbono do ar, tem benefícios óbvios para o meio ambiente e clima, os pesquisadores apontam. “Imagine um material sintético que poderia crescer como árvores, tirando o carbono do dióxido de carbono e incorporando-o na espinha dorsal do material,Estranho diz.

O material que a equipe usou nesses experimentos iniciais de prova de conceito fez uso de um componente biológico – cloroplastos, os componentes de aproveitamento de luz dentro das células vegetais, que os pesquisadores obtiveram das folhas de espinafre. Os cloroplastos não estão vivos, mas catalisam a reação do dióxido de carbono à glicose. Cloroplastos isolados são bastante instáveis, o que significa que eles tendem a parar de funcionar depois de algumas horas quando removidos da planta. Em seu papel, Strano e seus colegas de trabalho demonstram métodos para aumentar significativamente o tempo de vida catalítico de cloroplastos extraídos. Em trabalhos em curso e futuros, o cloroplasto está sendo substituído por catalisadores de origem não biológica, Strano explica.

O material que os pesquisadores usaram, uma matriz de gel composta por um polímero feito de aminopropil metacrilamida (APMA) e glicose, uma enzima chamada glicose oxidase, e os cloroplastos, torna-se mais forte à medida que incorpora o carbono. Ainda não é forte o suficiente para ser usado como material de construção, embora possa funcionar como um material de enchimento ou revestimento de rachaduras, dizem os pesquisadores.

A equipe desenvolveu métodos para produzir materiais desse tipo por tonelada, e agora está focado em otimizar as propriedades do material. Aplicações comerciais, como revestimentos auto-reparadores e preenchimento de rachaduras, são realizáveis ​​no curto prazo, eles dizem, Considerando que são necessários avanços adicionais na química da espinha dorsal e na ciência dos materiais antes que os materiais de construção e os compósitos possam ser desenvolvidos.

Uma das principais vantagens de tais materiais é que eles seriam auto-reparáveis ​​após a exposição à luz solar ou alguma iluminação interna., Strano diz. Se a superfície estiver arranhada ou rachada, a área afetada cresce para preencher as lacunas e reparar os danos, sem exigir nenhuma ação externa.

Embora tenha havido um esforço generalizado para desenvolver materiais de autocura que possam imitar essa capacidade de organismos biológicos, dizem os pesquisadores, todos eles exigiram uma entrada externa ativa para funcionar. Aquecimento, luz UV, estresse mecânico, ou tratamento químico foram necessários para ativar o processo. Por contraste, esses materiais não precisam de nada além de luz ambiente, e eles incorporam massa de carbono na atmosfera, que é onipresente.

O material começa como um líquido, Kwak diz, adicionando, “é emocionante vê-lo começar a crescer e se agrupar” em uma forma sólida.

“A ciência dos materiais nunca produziu nada assim,Estranho diz. “Esses materiais imitam alguns aspectos de algo vivo, mesmo que não esteja se reproduzindo.” Porque a descoberta abre uma ampla gama de possíveis pesquisas de acompanhamento, os EUA. O Departamento de Energia está patrocinando um novo programa dirigido por Strano para desenvolvê-lo ainda mais.

“Nosso trabalho mostra que o dióxido de carbono não precisa ser apenas um fardo e um custo,Estranho diz. “Também é uma oportunidade nesse sentido. Há carbono em todos os lugares. Construímos o mundo com carbono. Os seres humanos são feitos de carbono. Fazer um material que pode acessar o carbono abundante ao nosso redor é uma oportunidade significativa para a ciência dos materiais. Desta maneira, nosso trabalho é fazer materiais que não sejam apenas neutros em carbono, mas carbono negativo.”

Fonte:

http://news.mit.edu, por David L. merceeiro