Nosso planeta está sufocando com plásticos. Alguns dos piores criminosos, que podem levar décadas a degradar-se em aterros, são o polipropileno – que é utilizado em embalagens de alimentos e pára-choques – e o polietileno, encontrado em sacos de plástico, garrafas, brinquedos e até em cobertura morta.
O polipropileno e o polietileno podem ser reciclados, mas o processo pode ser difícil e muitas vezes produz grandes quantidades de gás metano com efeito de estufa. Ambos são poliolefinas, produtos da polimerização de etileno e propileno, matérias-primas derivadas principalmente de combustíveis fósseis. As ligações das poliolefinas também são notoriamente difíceis de quebrar.
Agora, pesquisadores da UC Berkeley criaram um método de reciclagem desses polímeros que utiliza catalisadores que quebram facilmente suas ligações, convertendo-os em propileno e isobutileno, que são gases à temperatura ambiente. Esses gases podem então ser reciclados em novos plásticos.
“Como o polipropileno e o polietileno estão entre os plásticos mais difíceis e caros de separar um do outro em um fluxo de resíduos mistos, é crucial que o processo (de reciclagem) se aplique a ambas as poliolefinas”, disse a equipe de pesquisa em um comunicado. estudar publicado recentemente na Science.
Dividindo
O processo de reciclagem utilizado pela equipe é conhecido como etenólise isomerizante, que depende de um catalisador para quebrar as cadeias de polímeros de olefinas em suas pequenas moléculas. As ligações de polietileno e polipropileno são altamente resistentes a reações químicas, porque ambas as poliolefinas possuem longas cadeias de ligações carbono-carbono simples. A maioria dos polímeros tem pelo menos uma ligação dupla carbono-carbono, que é muito mais fácil de quebrar.
Embora a etenólise isomerizante tenha sido tentada pelos mesmos pesquisadores antes, os catalisadores anteriores eram metais caros que não permaneciam puros por tempo suficiente para converter todo o plástico em gás. Usar sódio em alumina seguido de óxido de tungstênio em sílica mostrou-se muito mais econômico e eficaz, embora as altas temperaturas necessárias para a reação aumentassem um pouco o custo.
Em ambos os plásticos, a exposição ao sódio na alumina quebrou cada cadeia polimérica em cadeias poliméricas mais curtas e criou ligações duplas carbono-carbono quebráveis nas extremidades. As correntes continuaram a quebrar continuamente. Ambos passaram então por um segundo processo conhecido como metátese de olefinas. Eles foram expostos a uma corrente de gás etileno fluindo para uma câmara de reação enquanto eram introduzidos em óxido de tungstênio sobre sílica, o que resultou na quebra das ligações carbono-carbono.
A reação quebra todas as ligações carbono-carbono do polietileno e do polipropileno, e os átomos de carbono liberados durante a quebra dessas ligações acabam ligados às moléculas de etileno. “O etileno é fundamental para essa reação, pois é um co-reagente”, disse o pesquisador RJ Conk, um dos autores do estudo, à Ars Technica. “Os elos quebrados reagem então com o etileno, que remove os elos da cadeia. Sem etileno, a reação não pode ocorrer.”
Toda a cadeia é catalisada até que o polietileno seja totalmente convertido em propileno e o polipropileno seja convertido em uma mistura de propileno e isobutileno.
Este método tem alta seletividade – o que significa que produz uma grande quantidade do produto desejado: propileno derivado de polietileno, e propileno e isobutileno derivados de polipropileno. Ambos os produtos químicos são muito procurados; o propileno é uma matéria-prima importante para a indústria química, enquanto o isobutileno é um monômero frequentemente usado em muitos polímeros diferentes, incluindo borracha sintética e um aditivo para gasolina.
Misturando tudo
Como os plásticos são frequentemente misturados em centros de reciclagem, os pesquisadores queriam ver o que aconteceria se o polipropileno e o polietileno fossem submetidos à etenólise isomerizante juntos. A reação foi bem-sucedida, convertendo a mistura em propileno e isobutileno, com um pouco mais de propileno que de isobutileno.
As misturas também incluem tipicamente contaminantes na forma de plásticos adicionais. Portanto, a equipe também queria ver se a reação ainda funcionaria se houvesse contaminantes. Eles fizeram experiências com objetos de plástico que seriam jogados fora, incluindo uma centrífuga e um saco de pão, ambos contendo vestígios de outros polímeros além do polipropileno e do polietileno. A reação rendeu apenas um pouco menos de propileno e isobutileno do que com versões não adulteradas das poliolefinas.
Outro teste envolveu a introdução de diferentes plásticos, como PET e PVC, ao polipropileno e ao polietileno para ver se isso faria diferença. Isso reduziu significativamente o rendimento. Para que esta abordagem seja bem-sucedida, todos os produtos de polipropileno e polietileno, exceto os mais pequenos vestígios, terão de ser removidos antes de serem reciclados.
Embora este método de reciclagem pareça poder evitar toneladas e toneladas de resíduos, será necessário aumentá-lo enormemente para que isso aconteça. Quando a equipe de pesquisa aumentou a escala do experimento, produziu o mesmo rendimento, o que parece promissor para o futuro. Ainda assim, precisaremos de construir infra-estruturas consideráveis antes que isto possa afectar os nossos resíduos plásticos.
“Esperamos que o trabalho descrito… leve a métodos práticos para… (produção) de novos polímeros”, disseram os pesquisadores no mesmo comunicado. estudar. “Ao fazê-lo, a procura de produção destes produtos químicos essenciais a partir de fontes de carbono fóssil e as emissões de gases com efeito de estufa associadas poderiam ser grandemente reduzidas.”
Esta história apareceu originalmente em Ars Técnica.
