Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Zeng Jie, da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) da Academia Chinesa de Ciências (CAS), fez um avanço significativo no campo da reciclagem de plástico.



Seu estudo, intitulado "Conversão catalítica livre de solvente e hidrogênio de plásticos de polietileno de alta densidade", apresenta uma nova estratégia tandem de desidroaromatização e hidrogenólise para converter plásticos de polietileno de alta densidade (HDPE) em valiosos hidrocarbonetos cíclicos sem a necessidade de solventes ou hidrogênio . As descobertas foram publicadas na Nature Nanotechnology .

O polietileno, um dos plásticos mais utilizados, apresenta desafios em termos de degradação natural devido à sua estrutura química estável. As tecnologias de reciclagem de resíduos de plásticos de polietileno não só atenuam a poluição, mas também oferecem benefícios económicos.

Inspirando-se em dois processos na indústria petrolífera, nomeadamente a reforma catalítica de frações de gasolina de cadeia curta e o hidrocraqueamento de óleos pesados, a equipa de investigação procurou tratar resíduos de plásticos HDPE como uma matéria-prima de petróleo sólido através de uma conversão catalítica amiga do ambiente, produzindo assim a jusante produtos químicos à base de petróleo.

Inspirada em dois processos da indústria petrolífera, a equipa de investigação concentrou-se na reforma catalítica de frações de gasolina de cadeia curta para obter hidrocarbonetos cíclicos de maior valor, que gera hidrogénio, e no hidrocraqueamento de óleos pesados ​​para produzir hidrocarbonetos de cadeia curta, que consome hidrogénio. .

Com base nesses processos, a equipe de pesquisa desenvolveu uma estratégia de “respiração de hidrogênio” para degradar plásticos de polietileno de alta densidade (HDPE). Eles desenvolveram um catalisador de rutênio metálico carregado com peneira molecular (Ru/HZSM-5) que facilita a desidrogenação do plástico em hidrocarbonetos cíclicos, "expirando" hidrogênio no processo. Simultaneamente, o plástico “inspira” o hidrogênio liberado e sofre rachaduras, transformando-se em hidrocarbonetos de cadeia curta.

A equipe de pesquisa explorou então as vias de reação de reciclagem de plásticos de polietileno de alta densidade. Eles conduziram experimentos catalíticos sobre a reciclagem de plásticos HDPE com diferentes cargas de peneira molecular de rutênio metálico e examinaram o efeito dos poros da peneira molecular na reação.

Os resultados mostram que a peneira molecular HZSM-5 possui tamanho de poro moderado, o que não só evita a formação de hidrocarbonetos aromáticos cíclicos espessos e depósitos de carbono, mas também garante a dessorção suave de hidrocarbonetos cíclicos, garantindo assim a continuidade e estabilidade do catalisador. reação. Os catalisadores Ru/HZSM-5 têm uma estabilidade cíclica muito boa e também são adequados para diferentes tipos de plásticos de polietileno.

Esta pesquisa representa um avanço significativo na reciclagem de plástico e é uma grande promessa para o desenvolvimento sustentável da nossa sociedade. Ao fornecer uma solução inovadora para a conversão de plásticos HDPE em valiosos hidrocarbonetos cíclicos, este estudo contribui para os esforços contínuos para abordar os resíduos plásticos e promover um futuro mais sustentável.

Mais informações: Junjie Du et al, Reciclagem eficiente sem solvente e sem hidrogênio de polietileno de alta densidade em hidrocarbonetos cíclicos separáveis, Nature Nanotechnology (2023). DOI:10.1038/s41565-023-01429-9
Informações do diário: Nanotecnologia da Natureza

Fornecido pela Universidade de Ciência e Tecnologia da China