07.01.2021 - Osaka City University

El catalizador transforma los residuos plásticos en ingredientes valiosos a baja temperatura

Por primera vez, los investigadores han utilizado un novedoso proceso catalizador para reciclar un tipo de plástico que se encuentra en todo, desde bolsas de supermercado y envases de alimentos hasta juguetes y aparatos electrónicos, en combustibles líquidos y cera.

"Los plásticos son materiales esenciales para nuestra vida porque aportan seguridad e higiene a nuestra sociedad", dijeron los coautores del artículo Masazumi Tamura, profesor asociado del Centro de Investigación para la Fotosíntesis Artificial del Instituto de Investigación Avanzada para las Ciencias Naturales y la Tecnología de la Universidad de la Ciudad de Osaka, y Keiichi Tomishige, profesor de la Escuela de Graduados de Ingeniería de la Universidad de Tohoku. "Sin embargo, el crecimiento de la producción mundial de plásticos y la rápida penetración de los plásticos en nuestra sociedad trajo consigo una mala gestión de los residuos plásticos, causando serios problemas ambientales y biológicos como la contaminación del océano".

Los plásticos poliolefínicos - el plástico más común - tienen propiedades físicas que dificultan que un catalizador, responsable de inducir una transformación química, interactúe directamente con los elementos moleculares para causar un cambio. Los actuales esfuerzos de reciclaje requieren temperaturas de al menos 573 grados Kelvin, y hasta 1.173 grados Kelvin. Para comparar, el agua hierve a 373,15 grados Kelvin, y la superficie del Sol es de 5.778 grados Kelvin.

Los investigadores buscaron catalizadores heterogéneos en un esfuerzo por encontrar una reacción que pudiera requerir una temperatura más baja para activarse. Utilizando un catalizador en un estado de materia diferente al de los plásticos, formularon la hipótesis de que la reacción sería más fuerte a una temperatura más baja.

Combinaron el rutenio, un metal de la familia del platino, con el dióxido de cerio, utilizado para pulir el vidrio entre otras aplicaciones, para producir un catalizador que hizo que los plásticos reaccionaran a 473 grados Kelvin. Aunque sigue siendo alto para la sensibilidad humana, requiere una entrada de energía significativamente menor en comparación con otros sistemas de catalizador.

Según Tamura y Tomishige, los catalizadores basados en el rutenio nunca han sido reportados en la literatura científica como una forma de reciclar directamente los plásticos poliolefínicos.

"Nuestro enfoque actuó como un catalizador heterogéneo eficaz y reutilizable, mostrando una actividad mucho más alta que otros catalizadores con soporte metálico, trabajando incluso en condiciones de reacción suaves", dijeron Tamura y Tomishige. "Además, una bolsa de plástico y los plásticos de desecho podían transformarse en productos químicos valiosos en altos rendimientos".

Los investigadores procesaron una bolsa de plástico y desechos plásticos con el catalizador, produciendo un 92% de rendimiento de materiales útiles, incluyendo un 77% de rendimiento de combustible líquido y un 15% de rendimiento de cera.

"Se espera que este sistema de catalizador contribuya no sólo a la supresión de los desechos plásticos sino también a la utilización de los mismos como materias primas para la producción de productos químicos", dijeron Tamura y Tomishige.

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