Multiscale mechanical performance of plant-based and hybrid yarns for biodegradable fishing Net
Este estudo demonstra que, embora as classificações de desempenho dos materiais mudem entre as escalas de fio, nó e rede, sistemas de fios híbridos e de base vegetal específicos (particularmente PALF/PALF) oferecem uma competitividade mecânica promissora para o desenvolvimento de redes de pesca biodegradáveis e de menor persistência em comparação ao poliéster tradicional.
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O oceano está atualmente sufocado por uma forma de poluição silenciosa e persistente: o equipamento de pesca abandonado. Quando redes, armadilhas e linhas são perdidas no mar, elas não simplesmente desaparecem. Em vez disso, derivam por anos, continuando a prender peixes, tartarugas e aves marinhas em um fenômeno conhecido como pesca fantasma. Por décadas, a solução para este problema tem sido substituir fibras naturais como o algodão ou o cânhamo por plásticos sintéticos como o nylon ou o poliéster. Esses materiais feitos pelo homem são incrivelmente fortes e resistem ao apodrecimento, o que é excelente para a rede de um pescador, mas desastroso para o meio ambiente quando o equipamento é perdido. A própria durabilidade que os torna úteis também significa que eles permanecem no oceano por séculos, decompondo-se em microplásticos e continuando a prejudicar a vida marinha. Cientistas agora buscam um meio-termo: materiais que sejam fortes o suficiente para capturar peixes, mas biodegradáveis o suficiente para desaparecerem se forem perdidos. O desafio reside em encontrar fibras de origem vegetal que possam igualar a resistência do plástico sem se desfazerem rápido demais durante o uso.
Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong estabeleceu o objetivo de testar essa ideia construindo e testando a resistência de redes de pesca feitas de fibras vegetais. Eles focaram em dois materiais naturais específicos: fibra de folha de abacaxi, um subproduto da indústria de frutas, e o cânhamo, uma cultura têxtil tradicional. Para ver como esses materiais se comportariam no mundo real, os pesquisadores não testaram apenas um único fio de linha. Em vez disso, examinaram os materiais em três níveis diferentes de complexidade, passando de um simples fio torcido para uma seção com nós e, finalmente, para um painel de rede completo. Eles compararam essas opções à base de plantas com o poliéster padrão e várias misturas dos dois. O objetivo era entender como a força da fibra muda quando ela é torcida, amarrada em um nó e tecida em uma rede, porque um material que é forte em uma mesa pode se comportar de forma muito diferente quando faz parte de uma estrutura complexa sob tensão.
Os pesquisadores começaram torcendo fios dessas fibras para criar fios de duas cabos, testando-os em diferentes níveis de aperto para encontrar o ponto ideal onde o material seria mais forte. Eles descobriram que a relação entre o quão apertado um fio é torcido e o quanto ele se torna forte não é a mesma para todos os materiais. Para a fibra de folha de abacaxi, o fio tornou-se significativamente mais forte quando torcido em um nível intermediário específico, mas se fosse torcido demais, tornava-se, na verdade, mais fraco. Em contraste, os fios de poliéster simplesmente tornavam-se mais elásticos conforme a torção aumentava. Ao analisar os dados, a equipe determinou que um nível de torção específico proporcionava o melhor equilíbrio geral de força e flexibilidade para todos os materiais testados, tornando essa a condição ideal para a construção das redes. Eles também expuseram as fibras à água do mar para ver como elas se degradavam. Os resultados foram nítidos: o poliéster permaneceu praticamente inalterado, enquanto o cânhamo e a fibra de abacaxi mostraram sinais visíveis de desgaste, incluindo rachaduras e superfícies descascadas, confirmando que os materiais vegetais eram, de fato, suscetíveis ao ambiente marinho.
Em seguida, a equipe passou para o nó, o ponto de falha mais crítico em qualquer rede de pesca. Quando uma rede é puxada, os nós se apertam e suportam o peso da força. Os pesquisadores fizeram nós de duplo tecelão, um tipo padrão usado na pesca, e os puxaram até que rompessem. Aqui, o desempenho dos materiais mudou de formas surpreendentes. O fio de fibra de abacaxi pura suportou o maior peso absoluto antes de romper, superando até mesmo o poliéster neste teste específico. No entanto, as misturas à base de poliéster foram melhores em reter sua força original após serem atadas em um nó. O fio de cânhamo puro teve o pior desempenho, perdendo mais da metade de sua força assim que foi anudado. Essa descoberta destacou uma lição crucial: um material que é forte por si só não necessariamente produz um nó forte. A superfície áspera das fibras de abacaxi pareceu ajudá-las a se agarrarem firmemente umas às outras dentro do nó, permitindo que a estrutura se rearranjasse e se apertasse sem romper imediatamente, enquanto as fibras de cânhio, mais lisas, escorregaram e falharam mais cedo.
Finalmente, os pesquisadores montaram pequenos painéis de rede para ver como toda a estrutura se comportaria sob carga. Eles utilizaram simulações de computador para comparar redes com aberturas pequenas contra aquelas com aberturas maiores, descobrindo que as redes com aberturas maiores geralmente distribuíam a tensão de forma mais uniforme e conseguiam suportar mais peso antes de falhar. Quando testaram as redes físicas, o painel de fibra de abacaxi pura provou ser o mais robusto, sustentando a maior força antes de romper. Ele foi capaz de esticar e redistribuir a carga por toda a rede, evitando que qualquer ponto único falhasse prematuramente. A rede de poliéster também foi muito forte, embora tenha atingido seu limite um pouco mais rápido. A rede de cânhamo, apesar de apresentar um padrão de estiramento muito uniforme, falhou com um peso muito menor. O estudo concluiu que, embora o poliéster permaneça o padrão de referência para durabilidade e elasticidade, o sistema de fibra de abacaxi totalmente vegetal é uma alternativa mecanicamente competitiva. Isso sugere que, com o design correto, as redes de pesca poderiam ser feitas de recursos renováveis que são fortes o suficiente para o trabalho, mas gentis o suficiente para desaparecerem se perdidas no mar, oferecendo um caminho promissor para reduzir o fardo plástico nos oceanos.
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