Novo catalisador imita processos naturais para decompor plásticos

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Novo catalisador imita processos naturais para decompor plásticos 2

Embora a reciclagem de plásticos não seja uma ciência nova, os processos atuais não a tornam economicamente vantajosa – os plásticos residuais são “reciclados” em materiais de menor qualidade e menos úteis. É um desafio que continua a ser um obstáculo para enfrentar a crescente crise de poluição global em plásticos descartáveis.

Uma equipe multi-institucional de cientistas liderada pelo Laboratório Ames do Departamento de Energia dos Estados Unidos desenvolveu um catalisador pioneiro que é capaz de processar plásticos de poliolefina, como polietileno e polipropileno, tipos de polímeros amplamente usados ​​em produtos como mercearias de plástico sacos, jarros de leite, frascos de shampoo, brinquedos e recipientes para alimentos. O processo resulta em componentes uniformes de alta qualidade que podem ser usados ​​para produzir combustíveis, solventes e óleos lubrificantes, produtos que têm alto valor e podem transformar esses e outros plásticos usados ​​em um recurso inexplorado.

“Demos um grande passo em frente com este trabalho”, disse Aaron Sadow, cientista do Laboratório Ames e Diretor do Instituto de Melhoria Cooperativa de Plásticos (iCOUP). “Nossa hipótese é que poderíamos pegar emprestado da natureza e imitar os processos pelos quais as enzimas separam macromoléculas como proteínas e celulose com precisão. Conseguimos fazer isso e estamos ansiosos para buscar a otimização e o desenvolvimento desse processo ainda mais.

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O processo exclusivo depende da tecnologia de nanopartículas. O cientista do Ames Lab, Wenyu Huang, projetou uma nanopartícula de sílica mesoporosa que consiste em um núcleo de platina com sítios ativos catalíticos, cercado por longos poros de sílica, ou canais, através dos quais as longas cadeias de polímero passam até o catalisador. Com este projeto, o catalisador é capaz de agarrar e clivar as cadeias de polímero mais longas em peças mais curtas uniformes e consistentes que têm maior potencial para serem recicladas em produtos finais novos e mais úteis.

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“Esse tipo de processo de catálise controlada nunca foi projetado com base em materiais inorgânicos”, disse Huang, que é especialista no projeto de nano-catalisadores estruturalmente bem definidos. “Conseguimos mostrar que o processo catalítico é capaz de realizar várias etapas de desconstrução idênticas na mesma molécula antes de liberá-la.”

As medições do especialista em NMR de estado sólido do Ames Laboratory, Fred Perras, permitiram que a equipe examinasse a atividade do catalisador em escala atômica e confirmou que as longas cadeias de polímero se moviam prontamente através dos poros do catalisador de maneira semelhante aos processos enzimáticos que os cientistas pretendiam emular .

Esta pesquisa será ampliada e continuada sob a direção do Instituto de Melhoria Cooperativa de Plásticos (iCOUP), liderado pelo Laboratório Ames. iCOUP é um Centro de Pesquisa de Fronteira de Energia composto por cientistas do Laboratório Ames, Laboratório Nacional de Argonne, UC Santa Barbara, Universidade da Carolina do Sul, Universidade Cornell, Universidade Northwestern e Universidade de Illinois Urbana-Champaign.

Fontes:
Ames Lab



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