Vermelho é o novo verde fazendo polímeros no vinho

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Vermelho é o novo verde: fazendo polímeros no vinho
Para reduzir o custo de uma reação convencional, os pesquisadores estão se voltando para a química
verde e o vinho para fornecer as condições certas.
Qualquer químico estará familiarizado com a química verde, que visa minimizar a pegada de carbono e
subprodutos perigosos de ambos os processos químicos em escala industrial e industrial.
“Em geral, a química verde é o conceito de projetar e conduzir processos químicos de forma a reduzir o
uso e a geração de substâncias nocivas”, explicou Pawee Chmielarz, professor e chefe do
Departamento de Físico-Química da Universidade de Tecnologia de Rzeszow, na Polônia.
O conceito é baseado nos doze princípios de química verde desenvolvidos por Paul Anastas e John
Warner em 1998, e é uma estrutura para o uso de reagentes e solventes ecologicamente corretos, não
tóxicos e reutilizáveis, bem como tecnologias que reduzem o consumo de energia. “A química verde
refere-se à produção de produtos com características desejáveis com o mínimo impacto ambiental
possível”, disse Chmielarz.
Uma alternativa de química verde
A polimerização radical de transferência de átomos (ATRP) é uma reação convencional usada para
produzir moléculas de polímero de cadeia longa que tiveram ampla aplicação industrial e são usadas
para fazer qualquer coisa, desde roupas e utensílios de cozinha até dispositivos e implantes médicos
desde a descoberta do ATRP por Krzysztof Matyjaszewski em 1994.
https://www.acs.org/content/acs/en/greenchemistry/principles/12-principles-of-green-chemistry.html
https://www.advancedsciencenews.com/hall-of-fame-highlight-krzysztof-matyjaszewski/
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Inspirado nos princípios da química verde, Chmielarz e seus colegas propuseram um solvente bastante
incomum para uma reação ATRP – vinho!
“Nossa solução proposta aborda o desafio de ser capaz de sintetizar polímeros insolúveis em água sem
ter que usar solventes orgânicos tóxicos”, disse Chmielarz. “[Ele] fornece uma alternativa verde para a
possibilidade de polimerizar monômeros que não são miscíveis em água.”
Nestes tipos de reações, devem ser feitas emulsões que contêm dois líquidos imiscíveis para ajudar
todos os parceiros reativos a se dissolverem em solução. Isso resulta em um ambiente de reação com
duas “fases” separadas, o que torna mais fácil para dois parceiros reativos se unirem (digamos duas
moléculas de monômero que se juntam para formar uma cadeia de polímeros).
A beleza desses tipos de polimerização radical de transferência de átomos é sua capacidade de
polimerizar um amplo espectro de monômeros na faixa de meios de reação, como água não tratada,
solventes orgânicos ou líquidos iônicos. Naturalmente, diz Chmielarz, o próximo passo é torná-los mais
sustentáveis.
Condições de reação baseadas em vinhos
A emulsão à base de vinho usada neste estudo, recentemente publicada no Journal of Applied Polymer
Science, tem o benefício adicional de não apenas fornecer uma alternativa aos solventes convencionais,
mas vem com seus próprios reagentes embutidos. “Uma mini-emulsão à base de vinho é rica em
produtos químicos, como [antioxidantes], que permitem a síntese controlada de polímeros”, explicou
Chmielarz.
“Até agora, os procedimentos típicos de transferência de átomos de polimerização radical usam água e
requerem agentes externos ou internos para garantir a regeneração do complexo catalítico”, continuou
ele. O catalisador a que ele está se referindo é um complexo de cobre que ajuda a reação.
Para encontrar o emparelhamento perfeito, a equipe testou uma variedade de vinhos, incluindo um vinho
cor rubi, um vinho branco, semi-doce, um vinho tinto escuro, seco e um vinho caseiro de framboesa.
Cada um dos vinhos custava cerca de US $ 7 por litro, onde um solvente orgânico típico, como a
dimetilformamida, pode custar mais de US $ 200 por litro.
Para todos os vinhos testados, a equipe observou a formação dos polímeros desejados. Apenas a
polimerização em vinho caseiro não produziu resultados satisfatórios. “Em contraste com os vinhos
comercialmente disponíveis enriquecidos no estágio de processo de produção com sulfitos ou ácido
ascórbico, o vinho caseiro usado no estudo – de acordo com as alegações do fabricante – não continha
aditivos e resultou em polimerização pobre”, disse Chmielarz.
Os aditivos são a chave
São os aditivos encontrados no vinho comercial que ajudaram a estimular a reação. As moléculas, como
o ácido ascórbico e os sulfatos (todos aprovados pela FDA), minimizam a necessidade de reagentes e
solventes adicionais, ajudando a reduzir a toxicidade geral do processo de polimerização.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/app.53367
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“Tem sido repetidamente demonstrado que os sulfitos inorgânicos adicionados ao vinho durante o
processo de produção podem efetivamente reduzir Cu (II) [usado para catalisar a polimerização],
levando ao início da reação e resultando na síntese de polímeros bem definidos”, disse Chmielarz.
A equipe encontrou ácido ascórbico presente no vinho caseiro como resultado das framboesas usadas
para fazê-lo. No entanto, “a quantidade de ácido ascórbico presente na fruta neste caso era muito
pequena para permitir a síntese (reduzir CuII a CuI) e resultar na formação do polímero”, acrescentou
Chmielarz.
Embora o uso da terra e da água associados ao cultivo de uvas para esses processos exija uma
avaliação adicional para rotular para processar verdadeiramente sustentável, a abordagem é um passo
para reduzir o custo desse processo, bem como a realização dos inquilinos da química verde –
permitindo que os químicos de polímeros coloquem qualquer sobras de vinho em bom uso.
Referência: Monika Flejszar, et al., Red é o novo verde: Miniemulsão à base de vinho seco como meio
de reação eco-amigável para a polimerização radical de transferência de átomos sustentável, Journal of
Applied Polymer Science (2022). DOI: 10.1002/app.20222220
Imagem da característica: Kelsey Knight em Unsplash
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/app.53367