Transformar resíduos de plástico em combustível
O trabalho abre caminho para a reciclagem de plásticos com eficiência energética, reduzindo a poluição por plásticos e promovendo a produção de combustível sustentável
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Os plásticos são apreciados pela sua durabilidade, mas essa qualidade também faz com que sejam difíceis de decompor. Pequenos pedaços de detritos conhecidos como microplásticos persistem no solo, na água e no ar e ameaçam os ecossistemas e a saúde humana. A reciclagem tradicional reprocessa os plásticos para fabricar novos produtos, mas cada vez que isso é feito, o material torna-se de qualidade inferior devido à contaminação e à degradação dos polímeros nos plásticos. Além disso, a reciclagem, por si só, não consegue acompanhar o volume crescente de resíduos plásticos a nível mundial.
Ali Kamali, candidato a doutoramento em engenharia química e biomolecular na Universidade de Delaware, inspecciona uma amostra de combustível líquido criado a partir de plásticos. Ali Kamali faz parte de uma equipa de investigação liderada pela UD que desenvolveu um novo tipo de catalisador que melhora a conversão de resíduos de plástico em combustíveis líquidos mais rapidamente e com menos subprodutos indesejáveis do que os métodos actuais.
Kathy F. Atkinson/ University of Delaware
Agora, uma equipa de investigação liderada pela Universidade de Delaware desenvolveu um novo tipo de catalisador que melhora a conversão de resíduos de plástico em combustíveis líquidos mais rapidamente e com menos subprodutos indesejáveis do que os métodos actuais. Apresentado na capa da edição de 18 de setembro da revista Chem Catalysis, o trabalho da fase piloto ajuda a preparar o caminho para métodos energeticamente eficientes de reciclagem de plásticos, reduzindo a poluição por plásticos e promovendo a produção sustentável de combustíveis.
"Em vez de deixar que os plásticos se acumulem como resíduos, o upcycling trata-os como combustíveis sólidos que podem ser transformados em combustíveis líquidos e produtos químicos úteis, oferecendo uma solução mais rápida, mais eficiente e amiga do ambiente", afirmou o autor sénior Dongxia Liu, Professor Robert K. Grasseli de Engenharia Química e Biomolecular na Faculdade de Engenharia da UD.
Uma abordagem promissora de upcycling é a hidrogenólise, que utiliza gás hidrogénio e um catalisador para converter os polímeros dos plásticos em combustíveis líquidos para transporte e utilização industrial. No entanto, os catalisadores convencionais têm uma eficiência limitada porque as moléculas volumosas do polímero têm dificuldade em interagir com os locais activos do catalisador onde a reação tem lugar. Para resolver este problema, os investigadores transformaram os MXenes (pronuncia-se max-eens), um tipo de nanomaterial, em MXenes mesoporosos, uma forma com poros maiores e mais abertos que não tinha sido utilizada anteriormente para a reciclagem de plásticos.
"Os MXenes formam camadas bidimensionais, como as páginas de um livro. Estas camadas empilhadas no livro fechado dificultam a passagem fácil do plástico fundido, limitando o contacto com o catalisador", explicou o primeiro autor Ali Kamali, candidato a doutoramento no Departamento de Engenharia Química e Biomolecular. "Para melhorar o design, inserimos pilares de sílica para abrir o espaço entre as camadas de MXene, permitindo que os polímeros e os compostos intermédios que se formam durante a reação fluam mais facilmente".
Testaram o seu catalisador mesoporoso de ruténio suportado em MXene com polietileno de baixa densidade (LDPE), um plástico frequentemente utilizado em sacos de compras e películas plásticas. Num pequeno reator pressurizado, a equipa combinou o LDPE com o catalisador e o gás hidrogénio e aqueceu a mistura, fundindo o plástico num xarope espesso.
O seu catalisador atingiu taxas de reação quase duas vezes mais rápidas do que as anteriormente relatadas para a hidrogenólise do LDPE. O catalisador também apresentou uma elevada seletividade, permitindo a produção orientada de combustíveis líquidos, minimizando subprodutos indesejáveis como o metano, um gás com efeito de estufa. Os investigadores atribuem esta seletividade à estabilização das nanopartículas de ruténio no espaço mesoporoso entre as camadas de MXene.
"Conseguimos produzir um material que não só acelera a conversão como também melhora a qualidade dos produtos combustíveis. Este avanço realça o potencial dos catalisadores mesoporosos nanoestruturados para melhorar a reciclagem de plásticos", afirmou Liu.
Para o futuro, a equipa de investigação planeia aperfeiçoar ainda mais o catalisador e desenvolver uma biblioteca mais vasta de catalisadores à base de MXene para utilização com diferentes tipos de plásticos. Em última análise, esperam colaborar com parceiros industriais para transformar os resíduos plásticos de um problema num recurso, convertendo-os em combustíveis e produtos químicos que não só ajudam o ambiente como também trazem valor económico às comunidades locais.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
Publicação original
Ali Kamali, Joshua M. Little, Song Luo, Amy Chen, Akash Warty, Antara Bhowmick, Jorge Moncada, Evan P. Jahrman, Brandon C. Vance, Jong K. Keum, Taylor J. Woehl, Po-Yen Chen, Dionisios G. Vlachos, Dongxia Liu; "Plastic-waste hydrogenolysis over two-dimensional MXene-supported ruthenium catalysts with tunable interlayer spacing"; Chem Catalysis, Volume 5
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