Investigadores transformam ácido de baterias de automóveis e resíduos de plástico recuperados em hidrogénio limpo
O método de fotoreformação visa plásticos difíceis de reciclar, como o nylon e o poliuretano, que as actuais tecnologias de upcycling não conseguem processar
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Os investigadores desenvolveram um reator movido a energia solar para decompor resíduos de plástico difíceis de reciclar - como garrafas de bebidas, têxteis de nylon e espumas de poliuretano - utilizando ácido recuperado de baterias de automóveis antigas e convertendo-o em hidrogénio limpo e em produtos químicos industriais valiosos.
Erwin Reisner e Kay Kwarteng
Beverly Low
O reator, desenvolvido por investigadores da Universidade de Cambridge, é alimentado pela energia do sol e poderá ser uma alternativa mais barata e sustentável aos actuais métodos de reciclagem baseados em produtos químicos. A equipa afirma que o seu método pode criar um sistema circular em que um fluxo de resíduos resolve outro. Os seus resultados são apresentados na revista Joule.
A produção mundial de plástico é superior a 400 milhões de toneladas por ano, mas apenas 18% é reciclado. O resto é queimado, depositado em aterros ou infiltra-se nos ecossistemas. Os investigadores afirmam que o seu método, conhecido como fotoreforma ácida alimentada por energia solar, pode tornar-se parte da solução para a montanha global de resíduos plásticos.
Os investigadores conceberam um fotocatalisador suficientemente robusto para resistir aos efeitos altamente corrosivos do ácido, ao mesmo tempo que fazem uma utilização produtiva do ácido contido nas baterias de automóveis usadas, que normalmente é neutralizado e deitado fora.
"A descoberta foi quase acidental", disse o Professor Erwin Reisner do Departamento de Química Yusuf Hamied de Cambridge, que liderou a investigação. "Costumávamos pensar que o ácido estava completamente fora dos limites nestes sistemas de energia solar, porque simplesmente dissolveria tudo. Mas o nosso catalisador desenvolvido não o fez - e de repente abriu-se todo um novo mundo de reacções".
"Os ácidos são usados há muito tempo para quebrar plásticos, mas nunca tivemos um fotocatalisador barato e escalável que pudesse resistir a eles", disse o autor principal Kay Kwarteng, um candidato a PhD no grupo de pesquisa de Reisner, que desenvolveu o fotocatalisador. "Quando resolvemos esse problema, as vantagens deste tipo de sistema tornaram-se óbvias".
O método desenvolvido por Kwarteng, Reisner e os seus colegas começa por tratar os resíduos plásticos com o ácido residual da bateria do automóvel, quebrando as longas cadeias de polímeros em blocos de construção química, como o etilenoglicol, que o fotocatalisador converte depois em hidrogénio e ácido acético (o principal ingrediente do vinagre) quando exposto à luz solar.
Em testes laboratoriais, o reator gerou elevados rendimentos de hidrogénio e produziu ácido acético com elevada seletividade. Também funcionou durante mais de 260 horas sem qualquer perda de desempenho.
A abordagem funciona com vários tipos de resíduos plásticos, mesmo aqueles que atualmente são difíceis de reciclar, como o nylon e o poliuretano. Isto representa um verdadeiro avanço em relação às actuais tecnologias de reciclagem que não abrangem outros plásticos para além do PET.
A abordagem funciona não só com ácido novo, de qualidade laboratorial, mas também com o ácido recuperado de baterias de automóveis. Estas baterias contêm entre 20-40% de ácido por volume e são substituídas em todo o mundo em grandes quantidades todos os anos. O chumbo destas baterias é normalmente extraído para revenda, mas o ácido cria resíduos adicionais depois de ser neutralizado em segurança.
"Trata-se de um recurso inexplorado", afirma Kwarteng. "Se conseguirmos recolher o ácido antes de ser neutralizado, podemos utilizá-lo repetidamente para decompor os plásticos: é uma verdadeira vantagem para todos, evitando o custo ambiental da neutralização do ácido, ao mesmo tempo que o colocamos a trabalhar para gerar hidrogénio limpo".
Os investigadores afirmam que o seu método oferece uma potencial redução de custos da ordem de grandeza em comparação com outras abordagens de fotoreformação, em grande parte porque o ácido permite aumentar as taxas de produção de hidrogénio e pode ser reutilizado em vez de consumido ou desperdiçado.
Kwarteng afirma que, embora subsistam desafios - tais como garantir que os reactores possam resistir a condições corrosivas - a química fundamental é sólida. "Estes ácidos já são manuseados com segurança na indústria", afirmou. "A questão agora é a engenharia: como construir reactores que possam funcionar continuamente e lidar com os resíduos do mundo real?"
Os investigadores afirmam que a sua abordagem não substituirá a reciclagem convencional, mas poderá complementá-la através do tratamento de plásticos contaminados ou misturados que atualmente não têm uma via viável de reutilização.
"Não estamos a prometer resolver o problema global dos plásticos", disse Reisner. "Mas isto mostra como os resíduos se podem tornar num recurso. O facto de podermos criar valor a partir de resíduos plásticos utilizando a luz solar e ácido de bateria descartado faz deste um processo realmente promissor".
A equipa planeia comercializar este processo com o apoio da Cambridge Enterprise, o braço de inovação da Universidade, e com uma Conta de Aceleração de Impacto UKRI. A investigação foi apoiada em parte pelo Cambridge Trust, a Royal Academy of Engineering, o Leverhulme Trust, o Isaac Newton Trust e o Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), parte do UK Research and Innovation (UKRI). Erwin Reisner é membro do St John's College, Cambridge. Kay Kwarteng é membro do Churchill College, Cambridge.
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.
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