Cientistas da Universidade de Cambridge desenvolveram um processo inovador de” um pote ” que transforma resíduos plásticos difíceis de reciclar em combustível de hidrogênio limpo e produtos químicos industriais valiosos. Ao combinar energia solar com ácido sulfúrico recuperado de baterias de automóveis descartadas, este método aborda dois grandes desafios ambientais simultaneamente: a poluição plástica e a reciclagem ineficiente de baterias de chumbo-ácido.
A pesquisa, publicada na revista Joule, demonstra um sistema circular de reciclagem que não só decompõe o plástico, mas também o converte em produtos úteis, oferecendo uma alternativa sustentável à produção tradicional de hidrogénio à base de combustíveis fósseis.
A Lacuna De Reciclagem De Plástico
A escala global dos resíduos plásticos é impressionante. Somente em 2025, o mundo gerou mais de 440 milhões de toneladas dos EUA (400 milhões de toneladas métricas) de resíduos plásticos. Apesar deste volume, * * menos de 10% * * foi efectivamente reciclado.
O principal obstáculo é a diversidade dos tipos de plástico. Enquanto os plásticos comuns, como o polipropileno e o polietileno, podem ser fundidos e remodelados, outros requerem avarias químicas complexas. Esta categoria inclui polímeros de condensação, tais como:
* * * Tereftalato de polietileno (PET): * * utilizado em embalagens de alimentos e bebidas.
* * * Poliuretano (PU): * * encontrado em amortecimento de espuma, Roupa de cama e Isolamento.
* * * Nylon: * * um polímero sintético utilizado em têxteis e Plásticos.
Esses materiais são formados por meio de reações químicas que liberam água, criando longas cadeias poliméricas. Para reciclá—los, a água deve ser reintroduzida para quebrar essas ligações—um processo chamado hidrólise-liberando os blocos de construção originais, ou monômeros.
Uma solução em duas etapas num Reactor
A equipa de Cambridge, liderada pela investigadora Kay Kwarteng, pretendia ir além da simples recuperação de monómeros. Eles projetaram um sistema de reator único que combina despolimerização de plástico com geração de hidrogênio.
Passo 1: quebrar o plástico
O processo começa com garrafas de plástico PET, que são moídas em pó fino e dissolvidas em ácido sulfúrico concentrado. A mistura é aquecida a * * 140/284/284/280/280/280/280/280/280. Isso divide o PET em dois monômeros valiosos:
1. ** Ácido tereftálico: * * que precipita para fora da solução à medida que se forma.
2. ** Etilenoglicol: * * que permanece no líquido ácido.
Passo 2: Geração de hidrogénio a partir de resíduos de ácido
Tradicionalmente, a produção de hidrogénio a partir de etilenoglicol requer condições alcalinas. No entanto, os pesquisadores enfrentaram uma restrição: eles queriam usar ácido sulfúrico recuperado de baterias de carros recicladas. Actualmente, quando as baterias dos automóveis são recicladas, apenas o chumbo é recuperado, deixando o ácido como resíduo.
Para fazer este trabalho, a equipa desenvolveu um novo catalisador à base de molibdénio * * estável em ambientes ácidos. Quando exposto à luz solar, este catalisador oxida o etilenoglicol. Esta reação libera elétrons, que convertem prótons do ácido em gás hidrogênio**. O etilenoglicol remanescente é convertido em ácido acético.
“O ácido sulfúrico é um componente das baterias de automóveis, mas quando são recicladas, recuperam apenas o componente de chumbo”, explicou Kay Kwarteng. “Poderíamos extrair o ácido da bateria e usá-lo. Apresenta um forte argumento a favor da sustentabilidade.”
Para Além Do Hidrogénio: Aplicações Industriais
Embora o hidrogénio e o ácido acético sejam menos valiosos do que o monómero de etilenoglicol original, o processo oferece uma plataforma versátil para outras reacções químicas. O Professor Erwin Reisner, coautor do estudo, destacou o potencial de hidrogenação-um processo industrial crítico que normalmente depende do hidrogénio derivado de combustíveis fósseis.
Num estudo de acompanhamento publicado na edição internacional Angewandte Chemie, os investigadores demonstraram que este sistema podia hidrogenar substratos contendo azoto em blocos de construção farmacêuticos. Ao utilizar resíduos de plástico como fonte de hidrogénio em vez de combustíveis fósseis, a pegada de carbono destas reacções é reduzida pela metade.
Desafios e perspectivas futuras
A utilização de múltiplos insumos reciclados—resíduos de plástico, ácido de bateria e energia solar—é inovadora. No entanto, a comercialização enfrenta obstáculos. Amit Kumar, Pesquisador de catálise da Universidade de St Andrews, observou que, embora a ciência seja empolgante, a etapa fotoquímica pode ser difícil de escalar para uso industrial.
A equipa de Cambridge está agora a trabalhar para adaptar o processo para reactores de fluxo, que permitem a conversão contínua de reagentes em produtos, em vez de processamento em lote. Se for bem-sucedida, essa tecnologia poderá fornecer um método escalável e de baixo carbono para a produção de produtos químicos e combustíveis essenciais, transformando dois dos fluxos de resíduos mais persistentes do mundo em recursos valiosos.
Conclusão
Este processo inovador representa um passo significativo no sentido de uma economia circular, provando que os resíduos de plástico e o ácido de bateria descartado podem ser transformados em energia limpa e precursores farmacêuticos. Ao integrar a energia solar e os reagentes derivados de resíduos, a tecnologia oferece um caminho sustentável para reduzir a dependência de combustíveis fósseis e, ao mesmo tempo, combater a poluição global por plásticos.
