16.12.2019 - Nanyang Technological University

Los científicos convierten los plásticos en sustancias químicas útiles utilizando la luz solar

Los químicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapore) han descubierto un método que podría convertir los desechos plásticos en productos químicos valiosos utilizando la luz solar.

En experimentos de laboratorio, el equipo de investigación mezcló plásticos con su catalizador en un solvente, lo que permite que la solución aproveche la energía de la luz y convierta los plásticos disueltos en ácido fórmico - un químico usado en celdas de combustible para producir electricidad.

Al informar sobre su trabajo en Ciencias Avanzadas, el equipo dirigido por el profesor adjunto de la NTU Soo Han Sen de la Escuela de Ciencias Físicas y Matemáticas hizo su catalizador a partir del asequible y biocompatible metal vanadio, comúnmente utilizado en aleaciones de acero para vehículos y aleaciones de aluminio para aeronaves.

Cuando el catalizador a base de vanadio se disolvió en una solución que contenía un plástico de consumo no biodegradable como el polietileno y se expuso a la luz solar artificial, rompió los enlaces carbono-carbono dentro del plástico en seis días.

Este proceso convirtió el polietileno en ácido fórmico, un agente conservante y antibacteriano natural, que también puede ser utilizado para la generación de energía en centrales eléctricas y en vehículos con pilas de combustible de hidrógeno.

"Nuestro objetivo era desarrollar métodos sostenibles y rentables para aprovechar la luz solar con el fin de fabricar combustibles y otros productos químicos", dijo el Asistente Prof. Soo. "Este nuevo tratamiento químico es el primer proceso reportado que puede descomponer completamente un plástico no biodegradable como el polietileno utilizando luz visible y un catalizador que no contiene metales pesados".

En Singapur, la mayor parte de los residuos plásticos se incineran, produciendo gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono, y la masa sobrante -las cenizas quemadas- se transporta al vertedero de Semakau, que se estima que se quedará sin espacio para 2035.

El desarrollo de soluciones innovadoras de cero residuos, como este catalizador respetuoso con el medio ambiente para convertir los residuos en recursos, es parte de la visión de NTU Smart Campus para desarrollar un futuro sostenible.

Usar la energía del sol para convertir los productos químicos

El catalizador a base de vanadio, que es apoyado por grupos orgánicos y típicamente abreviado como LV(O), utiliza energía de la luz para impulsar una reacción química, y es conocido como fotocatalizador.

Los fotocatalizadores permiten que las reacciones químicas sean impulsadas por la luz solar, a diferencia de la mayoría de las reacciones realizadas en la industria que requieren calor, generalmente generadas a través de la quema de combustibles fósiles.

Otras ventajas del nuevo fotocatalizador son que es de bajo costo, abundante y ecológico, a diferencia de los catalizadores comunes hechos de metales caros o tóxicos como el platino, el paladio o el rutenio.

Mientras que los científicos han probado otros enfoques para convertir los plásticos de desecho en productos químicos útiles, muchos de ellos incluyen reactivos indeseables o demasiados pasos para ampliar la escala.

Un ejemplo es un enfoque llamado fotorreformaciones, donde el plástico se combina con el agua y la luz solar para producir gas hidrógeno, pero esto requiere el uso de catalizadores que contienen cadmio, un metal pesado tóxico. Otros métodos requieren que los plásticos sean tratados con soluciones químicas agresivas que son peligrosas de manejar.

La mayoría de los plásticos no son biodegradables porque contienen enlaces químicos extraordinariamente inertes llamados enlaces carbono-carbono, que no se descomponen fácilmente sin la aplicación de altas temperaturas.

El nuevo fotocatalizador a base de vanadio desarrollado por el equipo de investigación de NTU fue especialmente diseñado para romper estos enlaces, y lo hace enganchándose a un grupo químico cercano conocido como un grupo de alcohol y utilizando la energía absorbida de la luz solar para desenredar la molécula como una cremallera.

Como los experimentos se llevaron a cabo a escala de laboratorio, las muestras de plástico se disolvieron primero calentándolas a 85 grados centígrados en un disolvente, antes de que el catalizador, que está en forma de polvo, se disolviera. La solución se expuso a la luz solar artificial durante unos días. Utilizando este enfoque, el equipo demostró que su fotocatalizador era capaz de romper los enlaces carbono-carbono en más de 30 compuestos diferentes y los resultados demostraron el concepto de un fotocatalizador respetuoso con el medio ambiente y de bajo coste.

El equipo de investigación está buscando mejoras en el proceso que permitan la descomposición de los plásticos para producir otros combustibles químicos útiles, como el gas hidrógeno.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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