Químicos da Universidade Tecnológica de Nanyang, Cingapura (NTU Cingapura) descobriu um método que pode transformar resíduos de plástico em produtos químicos valiosos usando a luz solar.

Em experimentos de laboratório, a equipe de pesquisa misturou plásticos com seu catalisador em um solvente, que permite que a solução aproveite a energia da luz e converta os plásticos dissolvidos em ácido fórmico - um produto químico usado em células de combustível para produzir eletricidade.

Relatando seu trabalho em Ciência Avançada , a equipe liderada pelo professor assistente da NTU, Soo Han Sen, da Escola de Ciências Físicas e Matemáticas, fez seu catalisador a partir do acessível, vanádio de metal biocompatível, comumente usado em ligas de aço para veículos e ligas de alumínio para aeronaves.

Quando o catalisador à base de vanádio foi dissolvido em uma solução contendo um plástico de consumo não biodegradável como polietileno e exposto à luz solar artificial, quebrou as ligações carbono-carbono dentro do plástico em seis dias.

Este processo transformou o polietileno em ácido fórmico, um conservante natural e agente antibacteriano, que também pode ser usado para geração de energia por usinas de energia e em veículos de célula de combustível de hidrogênio.

"Nosso objetivo era desenvolver métodos sustentáveis ​​e econômicos para aproveitar a luz solar para fabricar combustíveis e outros produtos químicos, "disse Asst Prof Soo." Este novo tratamento químico é o primeiro processo relatado que pode quebrar completamente um plástico não biodegradável como o polietileno usando luz visível e um catalisador que não contém metais pesados. "

Em Singapura, a maioria dos resíduos de plástico é incinerada, produção de gases de efeito estufa, como dióxido de carbono, e as cinzas de queima em massa restantes - são transportadas para o aterro Semakau, que se estima que ficará sem espaço em 2035.

Desenvolvendo soluções inovadoras de desperdício zero, como este catalisador ambientalmente correto para transformar resíduos em recursos, faz parte da visão NTU Smart Campus de desenvolver um futuro sustentável.

Usando a energia do sol para converter produtos químicos

O catalisador à base de vanádio, que é suportado por grupos orgânicos e normalmente abreviado como LV (O), usa a energia da luz para conduzir uma reação química e é conhecido como fotocatalisador.

Os fotocatalisadores permitem que as reações químicas sejam alimentadas pela luz solar, ao contrário da maioria das reações realizadas na indústria que requerem calor, geralmente gerado pela queima de combustíveis fósseis.

Outras vantagens do novo fotocatalisador são o baixo custo, abundante, e ecologicamente correto, ao contrário dos catalisadores comuns feitos de metais caros ou tóxicos, como a platina, paládio ou rutênio.

Embora os cientistas tenham tentado outras abordagens para transformar resíduos plásticos em produtos químicos úteis, muitas abordagens envolvem reagentes indesejáveis ​​ou muitas etapas para aumentar a escala.

Um exemplo é uma abordagem chamada fotoreformação, onde o plástico é combinado com água e luz solar para produzir gás hidrogênio, mas isso requer o uso de catalisadores contendo cádmio, um metal pesado tóxico. Outros métodos requerem que os plásticos sejam tratados com soluções químicas agressivas que são perigosas de manusear.

A maioria dos plásticos não é biodegradável porque contém ligações químicas extraordinariamente inertes, chamadas ligações carbono-carbono, que não são facilmente decompostos sem a aplicação de altas temperaturas.

O novo fotocatalisador à base de vanádio desenvolvido pela equipe de pesquisa da NTU foi especialmente projetado para quebrar essas ligações, e faz isso agarrando-se a um grupo químico próximo conhecido como grupo do álcool e usando a energia absorvida da luz solar para desvendar a molécula como um zíper.

Como os experimentos foram conduzidos em escala de laboratório, as amostras de plástico foram dissolvidas primeiro por aquecimento a 85 graus Celsius em um solvente, antes do catalisador, que está em forma de pó, foi dissolvido. A solução foi então exposta à luz solar artificial por alguns dias. Usando esta abordagem, a equipe mostrou que seu fotocatalisador foi capaz de quebrar as ligações carbono-carbono em mais de 30 compostos diferentes e os resultados demonstraram o conceito de um produto ecologicamente correto, fotocatalisador de baixo custo.

A equipe de pesquisa está agora buscando melhorias no processo que pode permitir a decomposição de plásticos para produzir outros combustíveis químicos úteis, como o gás hidrogênio.