O futuro da reciclagem de plástico pode em breve ser muito menos complexo, frustrante e exaustivo.
De acordo com um novo estudo, os químicos da North Western University introduziram um novo processo de compromisso plástico que pode ser severamente reduzido-ou talvez até perfeitamente prensado com o trabalho de lixo plástico misto.
O processo usa um novo catalisador baseado em níquel barato que contém politeilina e polipropileno, que é o tipo de unidade que prioriza cerca de dois terços do uso de plástico mundial. Isso significa que os usuários industriais podem aplicar o catalisador a grandes quantidades de resíduos de polulofina não classificados.
Quando o catalisador quebra as polulfinas, o plástico rígido de baixo preço é convertido em óleos líquidos e cera, que podem ser comprometidos em produtos de alto valor, incluindo lubrificantes, combustível e velas. Não é usado apenas várias vezes, mas o novo catalisador também pode quebrar o plástico contaminado com cloreto de polvinil (PVC), um polímero tóxico que torna o plástico “inesperado”.
A pesquisa foi publicada na revista 2 de setembro Química da natureza.
“Um dos maiores obstáculos à reciclagem de plástico é a necessidade de selecionar resíduos de plástico com o tipo”, disse Tobin Marx, autor sênior da pesquisa. “Nosso novo catalisador pode ignorar esse passo caro e de trabalho intensivo para o plástico comum de pollefina, tornando a reciclagem mais eficiente, prática e economicamente eficaz que as técnicas atuais”.
“Quando as pessoas pensam em plástico, provavelmente estão pensando em Polyolfin”, disse Yossy Craratish, noroeste, co-autor de papel. “Basicamente, quase tudo na sua geladeira são especiarias à base de poliulfina e molho de salada, jarros de leite, filme plástico, sacos de lixo, vasos descartáveis, caixas de suco e mais coisas a ver com esses microplásticos nocivos”.
Marx é um especialista em catálise de renome mundial, Professor de Química de Catalisador de Vladimir N North na North Western Western College of Arts and Sciences e professor de engenharia química e biológica na North Western School of Engineering. Ele também é um corpo docente do Instituto de Transmissão Paula M para Instituto Sustentável e Energético. Professor de pesquisa do Kratish Marx Group e membro do corpo docente aprovado no Instituto de Transmissão. O parceiro de pesquisa do Marx Group é o primeiro autor do estudo de Kingheng Lai. Jeffrey Miller, professor de engenharia química da Universidade de Marx, Craratish e Ly Pardu, está co-líder do estudo; Michael Wassielusky, Claire Hamilton é professor de química em Weinberg; E Tekashi Kobashishi é um cientista de pesquisa no Laboratório Nacional de Ames.
Pollofin
Do copo de iogurte e lanche a garrafas de shampoo e máscaras médicas, a maioria das pessoas entra em contato com o plástico polyolfin várias vezes ao longo do dia. Devido à sua versatilidade, os Polyolfins são o plástico mais usado do mundo. Segundo algumas estimativas, a indústria produz mais de 220 milhões de produtos de poliulfina em todo o mundo a cada ano. No entanto, de acordo com um relatório da revista Nature 2023, a taxa de reciclagem de plástico de Plailipin é preocupantemente baixa, menos de 1% a 10% em todo o mundo.
A principal razão para essa taxa decepcionante de reciclagem é a visão da poliulfina, ৰ, teimosa. Possui pequenas moléculas conectadas a ligações de carbono-carbono, que são conhecidas por quebrar famosos.
“Quando projetamos catalisadores, notamos pontos fracos”, disse Kratish. “Mas não há um link fraco para poliolfin, cada vínculo é incrivelmente poderoso e quimicamente não automático” “
Processo atual
Atualmente, existem apenas alguns processos inspiradores ideais que podem reciclar poliulfina. Pode ser cortado no floco, que mais tarde é derretido e feito de pellets de plástico de baixa qualidade. No entanto, existem diferentes tipos de recursos plásticos e pontos de fusão, é necessário separar claramente o plástico dos trabalhadores para o processo. Mesmo outros plásticos, resíduos de alimentos ou materiais não plásticos podem comprometer um lote completo. E esses lotes comprometidos vão diretamente para o aterro.
Outras opções envolvem aquecimento de plástico a temperaturas incrivelmente altas, atingindo 400 a 700 graus Celsius. Embora esse processo reduz o plástico da polipina a uma mistura útil de gás e líquidos, é extremamente energizado.
“É claro que tudo pode ser queimado”, disse Kratish. “Se você aplicar energia adequada, poderá converter qualquer coisa em dióxido de carbono e água, mas queríamos encontrar uma maneira elegante de adicionar a quantidade mínima de energia para alcançar o valor máximo do produto”.
Engenharia adequada
Para desvendar essa solução elegante, Marks, Croathish e sua equipe analisaram a hidrogenia, é um processo que usa gás e catalisador de hidrogênio para quebrar os plásticos de poliulfina para invadir hidrocarbonetos pequenos e úteis. Embora o método de hidrogenlysis já exista, eles geralmente precisam de temperaturas extremamente altas e catalisadores caros feitos de metais magníficos como platina e paládio.
“A escala de produção de poliulfina é enorme, mas as reservas globais do Nobel Metal são muito limitadas”, disse Lai. “Não podemos usar todo o suprimento de metal para química. E, se o fizermos, ainda não podemos ter uma quantidade suficiente para resolver problemas plásticos, é por isso que estamos interessados no metal da terra-circular”.
A poliulfina é para o catalisador de reciclagem, a equipe North -West identificou o níquel cílico, que é sintetizado a partir dos compostos de níquel de lotes, baratos e disponíveis comercialmente. Outros catalisadores baseados em nano-nano de níquel têm vários sites de resposta, mas a equipe projetou o catalisador molecular em um único local.
Um único design de site permite que o catalisador age como uma liga carbono-carbono-carbono altamente especializada do que as máquinas atraentes de baixo controle que quebram toda a estrutura do plástico em plástico indiscriminado. Como resultado, o catalisador permite a quebra de seleção de pololfinas ramificadas (como polipropileno isotático) quando são misturadas com pololfinas não ramificadas – efetivamente separadas quimicamente.
“Ao compará-lo com outros catalisadores baseados em níquel, nosso processo usa um único catalisador de site que trabalha menos de 100 graus na temperatura e metade da pressão do gás de hidrogênio”, disse Craratish. “Também usamos 10 vezes menos o carregamento de catalisação e nossa atividade é 10 vezes maior. Então, vencemos em todas as categorias”.
Acelerado pela poluição
Seus locais ativos únicos, definidos com precisão e isolados têm atividades sem precedentes e estabilidade do catalisador baseado em níquel. O catalisador é tão térmico e quimicamente estável que, na realidade, mantém o controle, apesar de estar em contato com poluentes como o PVC. Utilizado em tubos, pisos e dispositivos de tratamento, o PVC é aparentemente semelhante a outros tipos de plástico, mas significativamente menos estável após o aquecimento. Após a decomposição, o PVC revela gás cloreto de hidrogênio, é um byborn altamente corrosivo que geralmente desativa os catalisadores e interrompe o processo de reciclagem.
Surpreendentemente, não apenas o catalisador de PVC no norte -oeste resistiu à poluição, o PVC realmente acelerou suas atividades. Mesmo quando o peso total da mistura de resíduos é formado com 25% de PVC, os cientistas acreditam que seu catalisador ainda trabalhou com desempenho avançado. Esse resultado inesperado sugere que o método da equipe pode superar um dos maiores obstáculos à reciclagem plástica mista – o resíduo está atualmente “obsoleto” devido à poluição do PVC. O catalisador pode ser re -gerado através de vários ciclos através de um tratamento geral com alkellumumum barato.
“Adicionar PVC a uma mistura de reciclagem é sempre proibido”, disse Craratish. “Mas, obviamente, torna nosso processo melhor que seja loucura que definitivamente não é algo esperado” “
O “Orgo-N-catalisador estável único preferido por hidrogenolis ramificado de polulifina CC Bonds” foi apoiado pelo Departamento de Energia dos EUA (número do prêmio D-SC 0024448) e da Organização Química da DAW.
