Os produtos plásticos descartáveis podem ter um futuro mais útil e menos poluente graças a uma nova técnica. Ela transforma os resíduos plásticos em lubrificantes e ceras. A técnica é conhecida como hidrogenólise catalítica e usa nanopartículas de platina apoiadas em minúsculos cubos de titanato de estrôncio para converter moléculas de polietileno ricas em energia em hidrocarbonetos líquidos. A natureza de alta qualidade desses hidrocarbonetos significa que eles podem ser empregados em produtos de consumo. Além disso, o método reduz potencialmente a poluição do plástico no meio ambiente.
As poliolefinas, como o polietileno, são amplamente utilizadas em produtos plásticos de uso único porque os materiais que os compõem são baratos e abundantes. Esses produtos são vitais em algumas aplicações. Por exemplo: embalagens esterilizadas para alimentos ou dispositivos médicos. O problema é que eles estão sendo produzidos em quantidades cada vez maiores. Cerca de 380 milhões de toneladas de materiais plásticos são produzidos em todo o mundo a cada ano. Isto corresponde a cerca de 7% de todo o petróleo bruto e gás natural utilizado, e alguns analistas prevêem que a produção de plástico pode quadruplicar até 2050 .
Desses materiais, 75% são descartados após um único uso. A maioria dos resíduos plásticos descartáveis acaba em aterros sanitários, ou em incineradores que geram energia elétrica, mas produzem gases de efeito estufa e subprodutos tóxicos. Ou podem ainda terminar nos oceanos e cursos d’água, prejudicando a vida selvagem e espalhando toxinas.
Um recurso vasto e ainda inexplorado
Alguns cientistas veem os resíduos plásticos como um recurso vasto e inexplorado para a produção de produtos químicos de alto grau, bem como novos materiais. De acordo com uma equipe baseada nos Estados Unidos e liderada por Kenneth Poeppelmeier, da Northwestern University , Aaron Sadow do Ames Lab e da Iowa State University e Massimiliano Delferro do Argonne National Laboratory, uma tecnologia mais eficiente para extrair valor de polímeros descartados poderia economizar o equivalente a até 3,5 bilhões de barris de petróleo bruto a cada ano.
O problema do plástico
Certamente como sociedade podemos reduzir o consumo de plásticos em certas ocasiões. Porém, sempre haverá casos em que o material é difícil de substituir, então é importante encontrar valor nos resíduos.
Embora os plásticos possam ser derretidos e reprocessados, esse tipo de reciclagem produz materiais de valor inferior que não são tão estruturalmente fortes quanto o material original. Seria possível recuperar a alta energia que mantém essas ligações unidas convertendo cataliticamente as moléculas de polietileno em produtos comerciais de valor agregado.
Uma solução catalítica
Os processos catalíticos seletivos que transformam os resíduos plásticos em produtos valiosos são, portanto, extremamente necessários. Os pesquisadores já desenvolveram esse processo. Em seu trabalho, eles foram capazes de reagir algumas das fortes ligações carbono-carbono do polietileno de alto peso molecular com hidrogênio, convertendo o material em hidrocarbonetos líquidos de alta qualidade com um peso molecular mais baixo. Esses líquidos podem ser usados como óleos lubrificantes ou como intermediários, como ceras, que podem ser posteriormente processados em ingredientes para necessidades diárias, como detergentes e cosméticos, de acordo com os pesquisadores.
O catalisador que eles usaram consiste em nanopartículas de platina de apenas 2 nanômetros de tamanho, depositadas em nanocubos de um mineral raro conhecido como perovskita (titanato de estrôncio). Os catalisadores rompem as ligações carbono-carbono do polietileno sob pressão moderada e temperatura de 300 °C para produzir hidrocarbonetos líquidos de alta qualidade.
Micrografia eletrônica de nanopartículas de platina distribuídas em nanocubo. CRÉDITO: Northwestern University / Argonne National Laboratory / Ames Laboratory
A técnica, detalhada na ACS Central Science, também produz muito menos resíduos do que os métodos convencionais de reciclagem, de acordo com os pesquisadores. Os processos de reciclagem que derretem plástico ou usam catalisadores convencionais geram gases de efeito estufa e subprodutos tóxicos.
A nova tecnologia ajudará a superar o crescente problema de acúmulo de resíduos de plástico. Também servirá para desenvolver um futuro no qual possamos continuar a nos beneficiar dos materiais plásticos, mas de uma forma sustentável e menos prejudicial ao meio ambiente.
Resíduos plásticos são matéria-prima
Os resíduos de plástico são uma matéria-prima importante para a preparação de materiais de valor agregado. A reciclagem catalítica de plástico ainda não é empregada em grande escala, mas certamente é muito promissora. A natureza do processo catalítico depende das propriedades químicas do plástico a ser transformado. Portanto, abordagens mais próximas do refino do petróleo bruto podem ser necessárias no caso de macromoléculas mais inertes, como, por exemplo, as poliolefinas. Quando conduzidos de forma não seletiva, tais processos podem proporcionar uma mistura de hidrocarbonetos que podem encontrar aplicação como combustíveis alternativos. No entanto, aumentando o grau de seletividade, produtos químicos de valor agregado podem ser direcionados.
Conclusão
Embora o uso de plástico seja parte integrante da modernidade e tenha trazido enormes benefícios para diferentes setores (incluindo embalagens de alimentos, dispositivos médicos e telecomunicações), é óbvio que as estratégias atuais de descarte e gerenciamento de fim de vida não são mais sustentáveis.
Muitos podem pensar que a recuperação, reciclagem e reciclagem de plástico têm pouca esperança. Essa descrença vem das restrições econômicas, especialmente à luz do atual uso uma vez e paradigma de descarte. No entanto, estudos de viabilidade mostraram que mesmo empregando tecnologias existentes – ou seja, reciclagem mecânica e pirólise catalítica padrão – o ganho econômico pode ser significativo. A McKinsey publicou um estudo sugerindo margens de cerca de US $60 bilhões para o setor de plásticos e petroquímicos. Isto se a reciclagem com base nas tecnologias existentes fosse aplicada a 50 porcento dos plásticos em todo o mundo.
O desenvolvimento de esquemas de conversão catalítica avançados e mais eficientes para a reciclagem de resíduos de plástico é, portanto, uma oportunidade e espera-se que aumente a lucratividade do setor. Os blocos de construção, monômeros e produtos químicos finos obtidos desta maneira podem ser fornecidos para a indústria de polímeros e química fina, de acordo com o princípio da economia circular. Olhamos com entusiasmo para o futuro desta área, onde a catálise mais uma vez tem a possibilidade de contribuir para um futuro mais sustentável.
