E se o ciclo de vida da garrafa de plástico fosse circular? Onde uma garrafa de plástico usada foi devolvida aos seus componentes originais, pronta para ser transformada em uma nova garrafa de plástico, em vez de possivelmente acabar em um aterro sanitário.
Uma equipe de pesquisa da Northwestern University é a primeira a demonstrar que um material chamado estrutura metal-orgânica (MOF) é um catalisador estável e seletivo para quebrar o plástico à base de poliéster em seus componentes.

Apenas três coisas são necessárias:plástico, hidrogênio e o catalisador. Um bônus importante é que uma das partes componentes em que o plástico é dividido é o ácido tereftálico, um produto químico usado para produzir plástico. Com o método Northwestern, não é necessário voltar ao petróleo e à produção e separação de xilenos caras e intensivas em energia.

"Podemos fazer muito melhor do que começar do zero ao fazer garrafas plásticas", disse Omar Farha, professor de química da Weinberg College of Arts and Sciences. Ele é o autor correspondente do estudo. "Nosso processo é muito mais limpo."

O trabalho foi publicado recentemente na revista Angewandte Chemie International Edition .

Os pesquisadores escolheram um MOF baseado em zircônio chamado UiO-66 porque é fácil de fazer, escalável e barato. Yufang Wu, o primeiro autor do estudo e estudante de pós-graduação visitante do grupo de Farha, usou o plástico que era mais útil:as garrafas plásticas de água que seus colegas no laboratório haviam descartado. Ela os cortou, aqueceu o plástico e aplicou o catalisador.

"O MOF teve um desempenho ainda melhor do que prevíamos", disse Farha. "Descobrimos que o catalisador é muito seletivo e robusto. Nem a cor da garrafa plástica nem o plástico diferente do qual as tampas das garrafas foram feitas afetaram a eficiência do catalisador. E o método não requer solventes orgânicos, o que é uma vantagem ."

O que são MOFs?

Uma classe de materiais nanométricos, os MOFs têm sido amplamente investigados devido às suas estruturas altamente ordenadas. Farha estudou MOFs por mais de uma década e mostrou anteriormente que eles podem ser usados ​​para destruir agentes nervosos tóxicos. No estudo atual, disse Farha, os MOFs agem da mesma maneira – quebrando uma ligação éster para degradar o tereftalato de polietileno (PET). Este plástico é um dos plásticos de consumo mais populares em todo o mundo.

"Estamos usando MOFs de zircônio para degradar agentes nervosos há anos", disse Farha. "A equipe então se perguntou se esses MOFs também poderiam degradar o plástico, embora as reações e o mecanismo sejam diferentes. Essa curiosidade levou às nossas descobertas recentes".

"Esta pesquisa ajuda a enfrentar os desafios de longa data associados aos resíduos plásticos e abre novas áreas e aplicações para MOFs", disse Farha.

Visualize Tinkertoys

MOFs são feitos de moléculas orgânicas e íons metálicos ou aglomerados que se automontam para formar estruturas porosas multidimensionais, altamente cristalinas. Para imaginar a estrutura de um MOF, Farha disse, imagine um conjunto de Tinkertoys em que os íons metálicos ou aglomerados são os nós circulares ou quadrados e as moléculas orgânicas são as hastes que mantêm os nós juntos.

Além de ser fácil de fazer, escalável e barato, outra vantagem do UiO-66 é que o ligante orgânico do MOF, o ácido tereftálico (TA), é o que você obtém ao quebrar o plástico.

Estudos de caracterização estrutural revelaram que durante o processo de degradação, o UiO-66 sofre uma interessante transformação em outro MOF à base de zircônio chamado MIL-140A. Este MOF também mostrou grande atividade catalítica para a degradação do PET.

O título do artigo é "Degradação Catalítica de Polietileno Tereftalato Usando uma Estrutura Metal Orgânica Baseada em Zircônio de Transição de Fase". + Explorar mais

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