No clássico de aventura Back to the Future, Emmett "Doc" Brown usa a energia gerada a partir do lixo para alimentar sua máquina do tempo DeLorean. Mas embora uma máquina do tempo ainda possa estar um pouco distante, a perspectiva de usar lixo como combustível não está muito longe da realidade. Plásticos, em particular, contêm principalmente carbono e hidrogênio, com conteúdo de energia semelhante aos combustíveis convencionais, como o diesel.

Os plásticos estão entre os materiais residuais mais valiosos - embora com a forma como as pessoas os descartam, você provavelmente não saberia. É possível converter todos os plásticos diretamente em formas úteis de energia e produtos químicos para a indústria, usando um processo chamado "pirólise de plasma frio".

A pirólise é um método de aquecimento, que decompõe materiais orgânicos em temperaturas entre 400 ℃ e 650 ℃, em um ambiente com oxigênio limitado. A pirólise é normalmente usada para gerar energia na forma de calor, eletricidade ou combustíveis, mas poderia ser ainda mais benéfico se o plasma frio fosse incorporado ao processo, para ajudar a recuperar outros produtos químicos e materiais.

O caso da pirólise de plasma frio

A pirólise de plasma frio torna possível converter resíduos plásticos em hidrogênio, metano e etileno. Tanto o hidrogênio quanto o metano podem ser usados ​​como combustíveis limpos, uma vez que eles produzem apenas quantidades mínimas de compostos prejudiciais, como fuligem, hidrocarbonetos não queimados e dióxido de carbono (CO₂). E o etileno é o bloco de construção básico da maioria dos plásticos usados ​​em todo o mundo hoje.

Do jeito que está, 40% dos resíduos de produtos plásticos nos EUA e 31% na UE são enviados para aterros. Os resíduos plásticos também representam de 10% a 13% dos resíduos sólidos urbanos. Esse desperdício tem enormes impactos prejudiciais sobre os oceanos e outros ecossistemas.

Claro, queimar plásticos para gerar energia normalmente é muito melhor do que desperdiçá-los. Mas a queima não recupera materiais para reutilização, e se as condições não forem rigidamente controladas, pode ter efeitos prejudiciais ao meio ambiente, como poluição do ar.

Em uma economia circular - onde os resíduos são reciclados em novos produtos, em vez de serem jogados fora - tecnologias que dão nova vida aos plásticos residuais podem transformar o problema de acumular plásticos residuais. Em vez de desperdiçar plásticos, a pirólise de plasma frio pode ser usada para recuperar materiais valiosos, que pode ser enviado diretamente de volta para a indústria.

Como recuperar resíduos de plástico

Em nosso estudo recente, testamos a eficácia da pirólise de plasma frio usando sacos plásticos, garrafas de leite e água sanitária coletadas por uma instalação de reciclagem local em Newcastle, REINO UNIDO.

Descobrimos que 55 vezes mais etileno foi recuperado de [polietileno de alta densidade (HDPE)] - que é usado para produzir objetos do dia a dia, como garrafas de plástico e tubos - usando plasma frio, em comparação com a pirólise convencional. Cerca de 24% do peso do plástico foi convertido de HDPE diretamente em produtos valiosos.

As tecnologias de plasma foram usadas para lidar com resíduos perigosos no passado, mas o processo ocorre em temperaturas muito altas de mais de 3, 000 ° C, e, portanto, requer um sistema de resfriamento complexo e com uso intensivo de energia. O processo de pirólise de plasma frio que investigamos opera em apenas 500 ℃ a 600 ℃ combinando aquecimento convencional e plasma frio, o que significa que o processo requer relativamente muito menos energia.

O plasma frio, que é usado para quebrar ligações químicas, iniciar e excitar reações, é gerado a partir de dois eletrodos separados por uma ou duas barreiras isolantes.

O plasma frio é único porque produz principalmente elétrons quentes (altamente energéticos) - essas partículas são ótimas para quebrar as ligações químicas dos plásticos. A eletricidade para gerar o plasma frio pode ser proveniente de fontes renováveis, com os produtos químicos derivados do processo utilizados como forma de armazenamento de energia:onde a energia é mantida de uma forma diferenciada para ser utilizada posteriormente.

As vantagens de usar plasma frio sobre a pirólise convencional é que o processo pode ser rigidamente controlado, tornando mais fácil quebrar as ligações químicas em HDPE que efetivamente transformam hidrocarbonetos pesados ​​de plásticos em outros mais leves. Você pode usar o plasma para converter plásticos em outros materiais; hidrogênio e metano para energia, ou etileno e hidrocarbonetos para polímeros ou outros processos químicos.

Melhor de todos, o tempo de reação com plasma frio leva segundos, o que torna o processo rápido e potencialmente barato. Então, a pirólise de plasma frio pode oferecer uma gama de oportunidades de negócios para transformar algo que atualmente desperdiçamos em um produto valioso.

O Reino Unido está atualmente lutando para cumprir a meta de reciclagem doméstica de 50% para 2020. Mas nossa pesquisa demonstra um possível lugar para os plásticos em uma economia circular. Com pirólise de plasma frio, ainda pode ser possível perceber o verdadeiro valor do lixo plástico - e transformá-lo em algo limpo e útil.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.