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Há muitas matérias-primas potencialmente úteis em máscaras faciais usadas, sacolas de supermercado e embalagens de alimentos. Mas tem sido muito mais barato continuar produzindo mais desses plásticos descartáveis do que recuperá-los e reciclá-los.
Agora, uma equipe de pesquisa internacional liderada pelo Laboratório Nacional do Pacífico Noroeste do Departamento de Energia decifrou o código que bloqueou as tentativas anteriores de quebrar esses plásticos persistentes. Eles relataram sua descoberta na edição de hoje da Ciência.
Baixa temperatura e controle de reação
Normalmente, a reciclagem de plásticos requer ‘quebrar’ ou separar as ligações resistentes e estáveis que também os tornam tão persistentes no meio ambiente. Esta etapa de craqueamento requer altas temperaturas, tornando-a cara e intensiva em energia.
A novidade aqui é combinar a etapa de craqueamento com uma segunda etapa de reação que completa imediatamente a conversão em um combustível líquido semelhante à gasolina sem subprodutos indesejados. A segunda etapa da reação emprega o que é conhecido como catalisador de alquilação. Esses catalisadores fornecem uma reação química atualmente empregada pela indústria do petróleo para melhorar a octanagem da gasolina.
Crucialmente no estudo atual, a reação de alquilação segue imediatamente a etapa de craqueamento em um único recipiente de reação, próximo à temperatura ambiente (70 graus C/158 graus F).
“Quebrar apenas para quebrar as ligações resulta na formação de outra de forma descontrolada, e isso é um problema em outras abordagens”, disse Oliver Y. Gutiérrez, autor do estudo e químico do PNNL. “A fórmula secreta aqui é que quando você quebra uma ligação em nosso sistema, você imediatamente faz outra de forma direcionada que lhe dá o produto final que você deseja. Esse também é o segredo que permite essa conversão em baixa temperatura.”
Em seu estudo, a equipe de pesquisa, co-liderada por cientistas da Universidade Técnica de Munique, na Alemanha, apontou para desenvolvimentos recentes e separados da indústria do petróleo para comercializar a segunda parte do processo relatado aqui para processamento de petróleo bruto.
“O fato de a indústria ter implantado com sucesso esses catalisadores de alquilação emergentes demonstra sua natureza estável e robusta”, disse Johannes Lercher, autor sênior do estudo, diretor do Instituto de Catálise Integrada do PNNL e professor de química na TUM. “Este estudo aponta para uma nova solução prática para fechar o ciclo do carbono para resíduos plásticos que está mais próxima da implementação do que muitas outras propostas”.
Em seu estudo, os pesquisadores observam uma limitação em suas descobertas. O processo funciona para produtos de polietileno de baixa densidade (LDPE, resina plástica código nº 4), como filmes plásticos e garrafas compressíveis, e produtos de polipropileno (PP, resina plástica código nº 5) que normalmente não são coletados em programas de reciclagem na calçada nos Estados Unidos. O polietileno de alta densidade (HPDE, resina plástica código nº 2) exigiria um pré-tratamento para permitir o acesso do catalisador às ligações que ele precisa quebrar.
Vendo o lixo plástico como futuro combustível e novos produtos
Os resíduos plásticos à base de petróleo são um recurso inexplorado que pode servir como matéria-prima para materiais duráveis úteis e combustíveis. Mais da metade dos 360 milhões de toneladas de plásticos produzidos globalmente a cada ano são os plásticos visados neste estudo. Mas olhar para uma montanha de plástico e ver seu valor requer uma mentalidade de inovador, a engenhosidade de um químico e uma compreensão realista da economia envolvida. Esses cientistas estão tentando mudar a dinâmica aplicando seus conhecimentos na quebra eficiente de ligações químicas.
“Para resolver o problema do resíduo plástico persistente, precisamos chegar a um ponto crítico em que faz mais sentido coletá-lo e devolvê-lo ao uso do que tratá-lo como descartável”, disse Lercher. “Mostramos aqui que podemos fazer essa conversão rapidamente, em condições amenas, o que fornece um dos incentivos para avançar para esse ponto de inflexão”.
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