Mecanoquímica: a indústria sustentável do amanhã

O que é a mecanoquímica?

A Mecanoquímica é uma das ciências mais antigas empregada pela humanidade. Como se deduz do nome, baseia-se no conceito de que a energia mecânica exercida sobre um material produz transformações químicas e provoca alterações físicas no mesmo.

É fácil pensar nos homens pré-históricos a trabalhar com almofarizes para preparar, por exemplo, as pinturas com que desenhavam as paredes das cavernas, ou os fármacos naturais da época. Tudo isto é Mecanoquímica: o facto de fornecer energia ao sistema através da moagem pode ser suficiente para ativar uma reação química.

A sustentabilidade ambiental que distingue os processos mecanoquímicos dos tradicionais conferiu-lhe o reconhecimento de ciência química com “o potencial para mudar o mundo” segundo a União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC), título que fomentou fortemente a sua investigação.

Vantagens da mecanoquímica

A vantagem mais interessante que caracteriza esta técnica é a possibilidade de conduzir um processo químico na ausência de solventes, ou empregando uma quantidade mínima destes, trabalhando com os reagentes em estado sólido. Isto elimina pela raiz problemas associados à toxicidade dos solventes e/ou à solubilidade de alguns compostos e permite a redução da pegada de carbono.

Além disso, os processos mecanoquímicos podem ser realizados sem necessariamente fornecer temperatura externa ao sistema, sem purificação dos produtos e frequentemente requerem menores tempos de reação (de vários minutos a horas em vez de dias de trabalho).

Técnicas empregadas

Existem 4 diferentes condições operacionais para fazer mecanoquímica:

• Neat grinding (NG) que corresponde à simples moagem e fricção entre sólidos.
• Liquid-assisted grinding (LAG) onde um solvente é adicionado ao sistema em quantidade catalítica melhorando o processo.
• Ion liquid-assisted grinding (ILAG) uma variação da LAG na qual, além do solvente, é adicionado um sal como aditivo.
• Polymer assisted grinding (POLAG) outra versão da LAG, onde em vez de um líquido, é adicionado um polímero para melhorar a reação

O fornecimento de energia mecânica requerido é obtido graças à ação de determinados equipamentos, entre outros, moinhos de bolas e extrusoras. A variável capacidade de produção destes equipamentos permite estudar a viabilidade de um processo desde uma escala inicial de laboratório até uma escala industrial em contínuo, alcançando facilmente o mercado e oferecendo alternativas eficientes e ecossustentáveis aos processos industriais atuais.

Em que setores pode ser aplicada a mecanoquímica?

A versatilidade desta técnica permite a sua aplicação em diferentes setores, entre os quais se destacam:

• Indústria farmacêutica e cosmética (síntese de APIs e princípios ativos).
• Indústria química (síntese de compostos orgânicos e inorgânicos).
• Indústria do plástico e de reciclagem (síntese e despolimerização de polímeros).
• Indústria automóvel e da construção (síntese de complexos absorvedores de gases, como CO₂ e outros poluentes, retardadores de chama).
• Indústria agrícola e alimentar (valorização de biomassa e produção de fertilizantes).

Projetos da AIMPLAS

A AIMPLAS desenvolveu diversos projetos em mecanoquímica focada em diferentes quadros de aplicação, em projetos nacionais e europeus, entre os quais se destacam:

• ETERNAL: impulsiona a redução do impacto ambiental dos produtos farmacêuticos ao longo de todo o seu ciclo de vida.
• DOTMASK: avalia o uso de antimicrobianos sintetizados mecanicamente para o desenvolvimento de Equipamentos de Proteção Individual.
• PHOSPHIRE: desenvolve novos métodos de produção de retardadores de chama baseados em fósforo e as suas aplicações em matrizes poliméricas.
• MECHANOCHEMISTRY: estuda novos protocolos de síntese e reciclagem de plásticos através de rotas mecanoquímicas livres de solventes e eficientes.

Graças à experiência adquirida no campo da mecanoquímica, a AIMPLAS oferece soluções à medida e inovadoras nestes campos:

• Estudos e investigações preliminares de processo à escala de laboratório em moinho de bolas, microextrusora e reómetro de par motor.
• Testes de escalonamento do processo em extrusora corrotativa de dupla rosca.
• Caracterização dos produtos obtidos.
• Assistência presencial do cliente na empresa durante os testes.
• Serviço de vigilância tecnológica.

Se quiser mais informações sobre estas soluções, não hesite em contactar a AIMPLAS.