Nova tecnologia de reciclagem de plástico: do lixo ao combustível por menos

Por Pacific Northwest National Laboratory, 22 de agosto de 2022

Os resíduos de plástico podem um dia ser reaproveitados em produtos químicos úteis, em vez de acabar no meio ambiente. Crédito: Imagem de Cortland Johnson | Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico

A nova tecnologia pode desviar os plásticos problemáticos dos aterros sanitários e convertê-los em fontes de combustível.

Uma inovação na reciclagem de plásticos que faz mais com menos simultaneamente aumenta a conversão em produtos úteis enquanto usa menos do precioso metal rutênio. Ele será apresentado hoje (22 de agosto de 2022) na reunião de outono da American Chemical Society em Chicago.

"A principal descoberta que relatamos é a carga de metal muito baixa", disse Janos Szanyi, químico do Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), que liderou a equipe de pesquisa. "Isso torna o catalisador muito mais barato."

A nova técnica converte de forma mais eficiente os plásticos em produtos químicos valiosos - um processo denominado "upcycling". Além disso, produz muito menos metano, um gás de efeito estufa indesejável, como subproduto, em comparação com outros métodos relatados.

"Foi muito interessante para nós que não houvesse nada publicado anteriormente mostrando esse resultado", disse o cientista pesquisador de pós-doutorado Linxiao Chen, que apresentou a pesquisa na ACS. “Esta pesquisa mostra a oportunidade de desenvolver catalisadores eficazes, seletivos e versáteis para a reciclagem de plástico”.

A reciclagem de plástico fornece uma maneira de reutilizar o carbono residual que agora se acumula em aterros sanitários e praias. Crédito: Animação de Sara Levine | Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico

Os resíduos plásticos à base de petróleo representam uma fonte inexplorada de produtos químicos à base de carbono que podem servir como matéria-prima para materiais duráveis ​​e combustíveis úteis. Apesar do amplo abastecimento em lixeiras de reciclagem, muito pouco plástico é realmente reciclado atualmente, principalmente por razões econômicas e práticas. No entanto, os pesquisadores do PNNL estão tentando mudar a dinâmica aplicando seus conhecimentos na quebra eficiente de ligações químicas.

É sabido que a adição de hidrogênio – uma reação conhecida como hidrogenólise – a plásticos difíceis de reciclar, como polipropileno e polietileno, apresenta uma estratégia promissora para converter resíduos de plástico em pequenos hidrocarbonetos de valor agregado. Mas esse processo requer catalisadores eficientes e seletivos para torná-lo economicamente viável.

É aí que esta recente pesquisa liderada pelo PNNL se destacou.

A equipe de cientistas descobriu que reduzir a quantidade do metal precioso rutênio na verdade melhorou a eficiência e a seletividade da reciclagem de polímeros. Em um estudo publicado recentemente na revista ACS Catalysis, eles mostraram que a melhoria na eficiência ocorreu quando a baixa proporção de metal para estrutura de suporte fez com que a estrutura mudasse de uma matriz ordenada de partículas para jangadas desordenadas de átomos.

A track record of PNNL expertise in single-atomAn atom is the smallest component of an element. It is made up of protons and neutrons within the nucleus, and electrons circling the nucleus." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> os catalisadores atômicos ajudaram a equipe a entender por que menos é mais. Os pesquisadores observaram a transição para a desordem no nível molecular e, em seguida, usaram a teoria estabelecida para mostrar que os átomos individuais são realmente catalisadores mais eficazes neste trabalho experimental.

O trabalho se baseia na pesquisa em armadilhas atômicas e catalisadores de átomo único de Yong Wang, professor de engenharia química na Washington State University, Pullman, e pesquisador do PNNL Laboratory.

“Tem havido muito esforço do ponto de vista material para tentar entender como átomos individuais ou aglomerados muito pequenos podem se tornar catalisadores eficazes”, disse Gutiérrez.

Na ACS, Chen também descreveu um novo trabalho que explora o papel do material de suporte na melhoria da eficiência do sistema.

"Investigamos materiais de suporte mais baratos e facilmente disponíveis para substituir o óxido de cério", disse Chen. “Descobrimos que um óxido de titânio modificado quimicamente pode permitir um caminho mais eficaz e seletivo para a reciclagem de polipropileno”.