Plásticos sintéticos

Os plásticos sintéticos são materiais feitos de moléculas muito longas que os químicos constroem a partir de moléculas pequenas; moldam-se enquanto estão moles e depois conservam a forma. Alguns amolecem de novo sempre que são aquecidos; outros endurecem de vez no molde. O primeiro plástico inteiramente sintético foi a baquelite, que Leo Baekeland obteve do fenol e do formaldeído em 1907. Hoje produzem-se mais de 400 milhões de toneladas de plásticos por ano, sobretudo a partir de petróleo e gás natural.

O que é

Um plástico é um material feito de polímeros, moléculas formadas por longas cadeias de pequenas unidades, muitas vezes a mesma repetida muitíssimas vezes, outras vezes várias diferentes. O comprimento dessas cadeias e a forma como se arrumam permitem moldar o plástico enquanto está mole e fazê-lo conservar a forma depois de endurecer. A natureza também fabrica polímeros: a celulose da madeira e do algodão, as proteínas do chifre, a resina da goma-laca e o látex da árvore-da-borracha.

Os plásticos saem da fábrica química em grânulos ou em pó, prontos a serem fundidos e moldados.

Os plásticos dividem-se em três grupos. Os naturais usam-se mais ou menos como se encontram, como o chifre ou a goma-laca. Os semissintéticos são polímeros naturais transformados pela química, como o celuloide, feito de celulose, ou a borracha vulcanizada. Nos inteiramente sintéticos, o próprio polímero obtém-se por síntese química a partir de moléculas pequenas, em vez de vir de um polímero natural, mesmo quando se lhe juntam cargas como a farinha de madeira. A baquelite foi o primeiro; seguiram-se o polietileno, o PVC, o poliestireno e o nylon.

Todos os anos se fabricam mais de 400 milhões de toneladas de plásticos, a maioria a partir de combustíveis fósseis, sobretudo petróleo e gás natural. A leveza e o baixo custo têm como reverso o problema dos resíduos: os estudos da OCDE e da equipa de Roland Geyer mostram ambos que só uma pequena parte dos resíduos de plástico é reciclada. O resto é, na maior parte, enterrado, queimado ou perdido no ambiente.

Como funciona

Os plásticos repartem-se em duas famílias conforme o comportamento das suas cadeias ao calor. Num termoplástico, as cadeias só se mantêm unidas por forças fracas. O calor afrouxa-as, o material amolece e flui, e volta a endurecer ao arrefecer; pode ser fundido e moldado de novo muitas vezes. O polietileno, o PVC, o nylon e a maioria das embalagens são termoplásticos. Num termoendurecível, as cadeias ligam-se entre si por ligações químicas numa única rede enquanto a peça é moldada. A partir daí o material já não pode fundir: aquecido, carboniza. A baquelite e a melamina são termoendurecíveis.

As duas famílias trabalham-se de forma diferente. Os termoplásticos são fundidos e injetados num molde frio, empurrados através de uma fieira para dar varões, tubos e películas por extrusão, ou soprados em peças ocas como as garrafas. Os termoendurecíveis moldam-se uma única vez. Na moldação por compressão, o método habitual da baquelite, coloca-se uma carga medida de pó de moldação num molde de aço de duas partes preso entre pratos aquecidos. O pistão de uma prensa fecha o molde, o calor e a pressão amolecem o pó, que enche a cavidade, e o mesmo calor completa a reação que o faz endurecer.

O pó de moldação da baquelite era a resina misturada com uma carga, quase sempre farinha de madeira, que permitia moldá-lo mais depressa. Os moldadores prensavam-no em prensas hidráulicas para fazer caixas de rádios e telefones, fichas, tomadas e interruptores, cabos de tachos, cinzeiros e caixas, objetos que tinham de aguentar o calor e manter a eletricidade dentro dos fios.

Como fazer

Em água quente, os grânulos de policaprolactona ficam transparentes e podem então ser moldados à mão num gancho.

Um termoplástico que amolece em água quente mostra o que torna os plásticos tão fáceis de moldar. A policaprolactona, um poliéster sintético obtido no início dos anos 1930 pela equipa de Wallace Carothers na DuPont, funde a cerca de 60 °C e vende-se em grânulos para modelação e pequenas reparações, muitas vezes com nomes como polymorph. Leve água a ferver, deite-a numa tigela resistente ao calor e deixe-a arrefecer alguns minutos até cerca de 60 °C. Junte uma colherada de grânulos e espere até todos terem passado de brancos a transparentes e se terem colado numa só bola.

Retire a bola com uma colher ou uma pinça e espere até se poder tocar. Amasse-a e dê-lhe forma: faça um rolo, enrole uma ponta à volta de um lápis para formar um gancho, ou aperte-a à volta da ponta de um puxador de gaveta solto. Ao arrefecer volta a ficar branca e endurece; um banho de água fria acelera a presa. Se a forma não ficar bem, volte a pôr a peça na água quente e recomece. Um termoendurecível não se deixaria trabalhar outra vez desta maneira.

A água acabada de ferver queima, e o interior da bola continua quente quando a superfície já parece morna. Manuseie os grânulos com colher ou pinça, teste a bola nas costas da mão antes de a amassar e mantenha a tigela fora do alcance das crianças pequenas.

História e evolução

Moldaram-se plásticos naturais muito antes de a química criar outros novos. O chifre e a carapaça de tartaruga eram amolecidos pelo calor e prensados, e no século XIX moldavam-se a goma-laca, a guta-percha e a borracha vulcanizada.

Os primeiros plásticos fabricados em fábrica foram semissintéticos. Em 1862 Alexander Parkes apresentou a parkesina, à base de nitrato de celulose, na Exposição Internacional de Londres, mas a empresa que fundou em 1866 para a produzir falhou. Em 1869, nos Estados Unidos, John Wesley Hyatt amoleceu o nitrato de celulose com cânfora e obteve o celuloide, que imitava o marfim, o chifre e a carapaça de tartaruga. Hyatt e o irmão começaram a fabricá-lo em Albany em 1870.

Um telefone dos anos 1930, um dos objetos feitos de baquelite moldada.

Leo Baekeland, um químico belga que trabalhava em Nova Iorque, procurava um substituto para a goma-laca, uma resina natural usada como isolante elétrico. Em 1907 descobriu como controlar o calor e a pressão aplicados a uma resina de fenol e formaldeído, que então se obtinham da destilação do alcatrão de hulha e do espírito de madeira. Misturado com cargas, o produto dava um plástico duro, moldável, que já não fundia. A baquelite foi o primeiro plástico inteiramente sintético. Baekeland pediu a patente em 1907 e obteve-a em 1909. O material encontrou os primeiros grandes mercados no equipamento elétrico, na rádio e no automóvel.

Os químicos perceberam depois o que eram os polímeros. Hermann Staudinger defendeu que se tratava de moléculas gigantes, as macromoléculas, e recebeu por esse trabalho o Prémio Nobel da Química em 1953. As empresas químicas passaram a conceber novos plásticos, e em 1935 Wallace Carothers inventou na DuPont o nylon, um substituto sintético da seda. A produção de plásticos cresceu fortemente depois da Segunda Guerra Mundial.