11.05.2022 - Northwestern University

¿Un paso hacia la economía circular?

Deconstrucción catalítica del PET con marco metal-orgánico de circonio

El tereftalato de polietileno (PET) es uno de los plásticos más comunes. El PET desechado suele acabar en los vertederos o en el medio ambiente porque la tasa de reciclaje sigue siendo baja. En la revista Angewandte Chemie, un equipo de investigación ha presentado un material de marco metal-orgánico basado en el circonio que cataliza la degradación del PET en sus monómeros. Estos pueden reutilizarse para fabricar PET de alto valor, lo que permite desarrollar una economía circular.

Cada año se producen casi 70 millones de toneladas de PET. El PET se procesa para fabricar productos como fibras, botellas de bebidas y envases de alimentos. Aunque el PET puede fundirse y reutilizarse, las altas temperaturas empleadas dan lugar a una menor calidad de los productos reciclados, lo que limita esta estrategia a unos pocos ciclos. La deconstrucción química del PET en sus monómeros proporcionaría material de partida para la producción renovada de productos de PET de alta calidad, pero requiere grandes cantidades de disolventes y reactivos, altas presiones y una costosa separación de subproductos problemáticos. Los aditivos y los productos teñidos también podrían dificultar las cosas. La alternativa sería un proceso catalítico.

Un equipo dirigido por Omar K. Farha, de la Universidad Northwestern de Evanston (EE UU), ha presentado un catalizador que descompone los residuos de PET a 260 °C en los componentes básicos ácido tereftálico (AT) y monometil tereftalato (MMT) con un rendimiento de hasta el 98 %. El catalizador pertenece a una clase de materiales conocidos como marcos metal-orgánicos (MOF), que son estructuras porosas con metales en los nodos y moléculas orgánicas que los unen. Los investigadores optaron por utilizar el UiO-66, un conocido MOF basado en el circonio que puede producirse fácilmente a gran escala. El UiO-66 está formado por clusters que contienen seis átomos de circonio como nodos, que están conectados por seis moléculas de ácido tereftálico como enlazadores.

Amplios análisis estructurales demostraron que, durante la deconstrucción del PET, el UiO-66 se reorganiza sorprendentemente en una forma diferente con la misma composición: MIL-140A, que es un entramado de cadenas de óxido de circonio de siete coordenadas que están unidas a otras seis cadenas por puentes de ácido tereftálico. Esta reordenación sólo provoca una ligera disminución de la actividad catalítica.

Los estudios mecanísticos detallados indican que la vía principal para la deconstrucción del PET es la β-escisión. Esta reacción también desempeña un papel importante en la termólisis, pero se produce a una temperatura significativamente menor en presencia del catalizador. En presencia de hidrógeno, la deconstrucción también se produce por hidrogenólisis. Ni los aditivos de polietileno o polipropileno ni el teñido del PET interrumpieron el proceso de deconstrucción.

Estos resultados ilustran el potencial de los MOFs establecidos como una nueva clase de catalizadores de deconstrucción de polímeros para superar los desafíos de larga data relacionados con los residuos de plástico.

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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