Nossos resíduos plásticos podem ser usados ​​como matéria-prima para detergentes, graças a um método catalítico aprimorado

Conseguimos acumular tanto lixo plástico que é assustador pensar no que poderia ser feito com toneladas e toneladas de resíduos não biodegradáveis. E por mais que estejamos a tentar reduzir a nossa dependência de plásticos descartáveis, continuamos a aumentar a acumulação global de lixo plástico. Eventos como a pandemia da COVID-19 serviram apenas para ampliar a utilização de equipamentos de proteção individual e embalagens descartáveis ​​e para viagem.

Mas, para os pesquisadores da UC Santa Barbara, a embalagem descartável de uma pessoa é a matéria-prima útil de outra. Num artigo publicado na revista Chem, eles reinventaram o valor dos plásticos descartáveis, com melhorias num processo inovador que pode transformar poliolefinas, o tipo mais comum de polímero em embalagens descartáveis, em valiosos alquilaromáticos – moléculas subjacentes surfactantes, os componentes ativos de detergentes e outros produtos químicos úteis.

“Se fabricarmos esses surfactantes a partir de combustíveis fósseis agora e pudermos produzi-los a partir de resíduos de plástico, então não estaremos mais usando combustíveis fósseis para fabricar surfactantes e estaremos obtendo outro uso do carbono que foi para os plásticos”, disse. a professora de engenharia química Susannah Scott, que ocupa a Cátedra Mellichamp em Processamento Catalítico Sustentável da UCSB. Em vez de queimá-los ou enterrá-los em aterros sanitários – práticas que representam as principais formas como atualmente lidamos com os resíduos plásticos – os plásticos são reaproveitados em um método que abrevia os processos “sujos” convencionais de fabricação de surfactantes, ao mesmo tempo que dá aos plásticos descartáveis ​​mais uma chance de utilidade. .

Os pesquisadores basearam-se em trabalhos anteriores nos quais lançaram um método catalítico para quebrar as fortes ligações carbono-carbono que tornam o plástico o material difícil de degradar que é, e depois reorganizar as cadeias moleculares em anéis alquilaromáticos. Embora eficaz, disse Scott, o processo original, baseado em um catalisador de platina sobre alumina, era lento e seu rendimento em moléculas alquilaromáticas era baixo. “O que fizemos neste artigo foi mostrar como fazer isso muito melhor”, disse ela.

A chave para o seu método é aumentar a acidez do catalisador de alumina original, através da adição de cloro ou flúor. Com os sítios ácidos adicionados, a equipe conseguiu aumentar a velocidade e a seletividade do processo.

“Ele simplesmente grita”, disse Scott. “Isso torna os alquilaromáticos mais rápidos e podemos ajustá-los para produzir moléculas do tamanho certo.” No novo artigo, eles se concentraram em encontrar a proporção ideal entre sítios ácidos e sítios metálicos em seu catalisador, explicou ela. “Acontece que eles trabalham juntos. Eles têm funções diferentes, mas você precisa que ambos estejam presentes e na proporção certa para que o ciclo catalítico não fique preso em nenhum momento.”

Além disso, seu processo one-pot opera em temperaturas moderadas, exigindo um baixo consumo de energia. Embora o método originalmente levasse 24 horas para transformar o plástico em moléculas alquilaromáticas, o processo aprimorado pode completar a tarefa em algumas horas, aumentando a quantidade de plástico que pode ser convertida em um reator de tamanho razoável.

Com mais melhorias, este método poderá estar a caminho de se tornar um processo comercial viável, de acordo com Scott. O objetivo final é torná-lo amplamente utilizado, o que permitiria e incentivaria a recuperação de plásticos descartáveis. Utilizando resíduos de plástico como matéria-prima altamente abundante, as empresas químicas poderiam pegar nas moléculas alquilaromáticas resultantes deste processo e transformá-las em surfactantes que são formulados em sabões, líquidos de lavagem, produtos de limpeza e outros detergentes.

“Idealmente, você deseja reutilizar resíduos de plástico para uma finalidade com um volume de produção grande o suficiente, para o qual há uma demanda significativa, a fim de reduzir o problema do plástico”, explicou Scott. Para determinar se este método é verdadeiramente sustentável, acrescentou, teria de passar por uma avaliação do ciclo de vida, na qual a energia gasta e os gases com efeito de estufa emitidos são calculados em cada etapa. O uso de resíduos garante que nenhuma emissão adicional de gases de efeito estufa seja produzida para criar a matéria-prima, mas a energia necessária para executar o processo catalítico e separar as moléculas desejadas teria que ser levada em consideração antes da expansão, disse Scott. Se for aprovado, o método poderá substituir os processos mais intensivos em combustíveis fósseis necessários para a criação de surfactantes a partir do zero.