Principais plásticos podem ser reciclados para armazenar energia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/09/2023

Não apenas o processo é simples e limpo, como os produtos gerados são de grande interesse para o setor de energia limpa.
[Imagem: Chenfei Li et al. - 10.1016/j.chempr.2023.07.008]

Reciclagem de PP, PE e PS

Uma nova rota verde consegue transformar a maioria dos plásticos em ingredientes químicos úteis, incluindo alguns que podem ser usados para armazenamento de energia e geração de eletricidade por meio de células a combustível.

O novo processo também é muito eficiente em termos energéticos, funcionando a temperatura ambiente e usando apenas LEDs (diodos emissores de luz) e um catalisador disponível comercialmente. Isto permite que ele seja alimentado por energia renovável, ao contrário de outros processos de reciclagem movidos a calor, como a pirólise.

Esta inovação supera os desafios atuais na reciclagem de plásticos como o polipropileno (PP), o polietileno (PE) e o poliestireno (PS), que normalmente são incinerados ou descartados em aterros sanitários.

PP, PE e PS, juntos, representam mais de 75% dos resíduos plásticos em todo o mundo. Globalmente, apenas 9% dos plásticos são reciclados e a poluição por plásticos está crescendo em um ritmo alarmante.

"O nosso avanço não só fornece uma potencial resposta ao crescente problema dos resíduos plásticos, mas também reutiliza o carbono preso nesses plásticos, em vez de o liberar na atmosfera como gases com efeito de estufa através da incineração," disse o professor Soo Han Sen, da Universidade Tecnológica de Nanyang, em Cingapura.

O novo método (ilustrado à direita) supera tudo o que há de mais moderno em termos de reaproveitamento de plásticos (o estado da arte até agora está ilustrado à esquerda).
[Imagem: Chenfei Li et al. - 10.1016/j.chempr.2023.07.008]

Quebrando as ligações C-C dos plásticos

O maior desafio da reciclagem dos plásticos são suas ligações inertes carbono-carbono, que são muito estáveis e, portanto, requerem uma quantidade significativa de energia para serem quebradas. Essas ligações também são a razão pela qual esses plásticos são resistentes a muitos produtos químicos e têm pontos de fusão relativamente elevados, o que tem restringido seu tratamento a processos indesejáveis, como a pirólise.

O novo método usa LEDs para ativar e quebrar as ligações carbono-carbono dos plásticos com a ajuda de um catalisador de vanádio, disponível comercialmente.

Primeiro, os plásticos são dissolvidos ou dispersos no solvente orgânico diclorometano, que é utilizado para dispersar as cadeias poliméricas, para que elas fiquem mais acessíveis ao fotocatalisador. A solução é então misturada com o catalisador e flui através de uma série de tubos transparentes, onde a luz dos LEDs incide sobre ela.

A luz fornece a energia inicial para quebrar as ligações carbono-carbono em um processo de duas etapas com a ajuda do catalisador de vanádio. As ligações carbono-hidrogênio nos plásticos são oxidadas - tornando as ligações menos estáveis e mais reativas - após o que as ligações carbono-carbono são quebradas.

Configuração de fluxo contínuo, onde a solução de plástico e catalisador é exposta à luz dos LEDs e transformada em ácidos que são úteis para alimentar células de combustível ou para armazenamento de energia na forma de hidrogênio.
[Imagem: Nanyang Technological University]

Hidrogênio limpo

Após a separação da solução, os produtos finais resultantes são ingredientes químicos como ácido fórmico e ácido benzoico, que podem ser usados para fabricar outros produtos químicos empregados em células de combustível e transportadores de hidrogênio orgânicos líquidos (LOHCs).

Os LOHCs têm atraído o interesse nas pesquisas do setor de energia porque podem ser componentes importantes na geração de energia limpa, dada sua capacidade de armazenar e transportar gás hidrogênio de forma mais segura do que em tanques.

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