Novo processo pode permitir uma reciclagem de plásticos mais eficiente

As imagens para download no site do escritório de notícias do MIT são disponibilizadas para entidades não comerciais, imprensa e público em geral sob uma licença Creative Commons Attribution Non-Commercial No Derivatives. Você não pode alterar as imagens fornecidas, exceto cortá-las no tamanho. Uma linha de crédito deve ser utilizada na reprodução das imagens; se não houver um abaixo, credite as imagens ao "MIT".

imagem anterior imagem seguinte

O acúmulo de resíduos plásticos nos oceanos, no solo e até mesmo em nossos corpos é um dos maiores problemas de poluição dos tempos modernos, com mais de 5 bilhões de toneladas descartadas até agora. Apesar dos grandes esforços para reciclar produtos de plástico, fazer uso dessa mistura heterogênea de materiais continua sendo uma questão desafiadora.

Um problema-chave é que os plásticos vêm em muitas variedades diferentes, e os processos químicos para quebrá-los em uma forma que possa ser reutilizada de alguma forma tendem a ser muito específicos para cada tipo de plástico. Classificar a miscelânea de resíduos, de garrafas de refrigerante a jarras de detergente e brinquedos de plástico, é impraticável em grande escala. Hoje, grande parte do material plástico coletado por meio de programas de reciclagem acaba em aterros de qualquer maneira. Certamente há uma maneira melhor.

De acordo com uma nova pesquisa do MIT e de outros lugares, parece que pode haver uma maneira muito melhor. Um processo químico usando um catalisador à base de cobalto mostrou-se muito eficaz na quebra de uma variedade de plásticos, como o polietileno (PET) e o polipropileno (PP), as duas formas de plástico mais amplamente produzidas, em um único produto, propano. O propano pode então ser usado como combustível para fogões, aquecedores e veículos, ou como matéria-prima para a produção de uma ampla variedade de produtos - incluindo novos plásticos, fornecendo potencialmente pelo menos um sistema de reciclagem de circuito fechado parcial.

A descoberta é descrita hoje na revista de acesso aberto JACS Au, em um artigo do professor de engenharia química do MIT Yuriy Román-Leshkov, pós-doutorado Guido Zichitella e sete outros no MIT, no SLAC National Accelerator Laboratory e no National Renewable Energy Laboratory.

A reciclagem de plásticos tem sido um problema espinhoso, explica Román-Leshkov, porque as moléculas de cadeia longa nos plásticos são mantidas juntas por ligações de carbono, que são "muito estáveis ​​e difíceis de quebrar". As técnicas existentes para quebrar essas ligações tendem a produzir uma mistura aleatória de moléculas diferentes, o que exigiria métodos complexos de refino para separar em compostos específicos utilizáveis. "O problema é", diz ele, "que não há como controlar onde na cadeia de carbono você quebra a molécula".

Mas, para surpresa dos pesquisadores, um catalisador feito de um material microporoso chamado zeólita que contém nanopartículas de cobalto pode quebrar seletivamente várias moléculas de polímero plástico e transformar mais de 80% delas em propano.

Embora os zeólitos sejam crivados de poros minúsculos com menos de um nanômetro de largura (correspondente à largura das cadeias poliméricas), uma suposição lógica era que haveria pouca interação entre o zeólito e os polímeros. Surpreendentemente, no entanto, o oposto acabou sendo o caso: não apenas as cadeias poliméricas entram nos poros, mas o trabalho sinérgico entre o cobalto e os sítios ácidos no zeólito pode quebrar a cadeia no mesmo ponto. Esse local de clivagem correspondeu a cortar exatamente uma molécula de propano sem gerar metano indesejado, deixando o restante dos hidrocarbonetos mais longos prontos para sofrer o processo, repetidamente.

"Uma vez que você tem este composto, o propano, você diminui a carga nas separações a jusante", diz Román-Leshkov. "Essa é a essência pela qual achamos que isso é muito importante. Não estamos apenas quebrando as ligações, mas estamos gerando principalmente um único produto" que pode ser usado para muitos produtos e processos diferentes.