Desarrollo de catalizadores no solo para la conversión eficiente de aceites vegetales (FAE) en productos químicos de valor agregado (química fina) y materias primas para polímeros, sino también para la despolimerización eficiente (reciclado químico) de poliéster alifático, mediante el intercambio de enlaces éster (transesterificación) en la presencia de catalizador. Crédito:Kotohiro Nomura
El grupo de investigación del profesor Kotohiro Nomura en la Universidad Metropolitana de Tokio desarrolló dos catalizadores de alto rendimiento para la síntesis eficiente de productos químicos de valor agregado (químicos finos, monómeros) a partir de poliéster y aceite vegetal. Su principal hallazgo es que simplemente calentar una mezcla de poliéster y alcohol podría convertir la solución en materias primas. Su investigación se publica en ACS Sustainable Chemistry &Engineering .
Los desechos plásticos son un enorme problema ambiental que debe resolverse de inmediato, pero la cantidad de plástico que se reutiliza aún es baja. Los poliésteres, que consisten en "enlaces éster" repetidos formados por la reacción del ácido carboxílico y el alcohol, se usan en botellas de plástico y ropa. Si estos enlaces éster pudieran romperse por completo, el poliéster podría volver a convertirse en sus materias primas. Sin embargo, los métodos convencionales requieren altas temperaturas y grandes cantidades de materiales ácidos y/o básicos. Por lo tanto, se desea un método sencillo, económico y respetuoso con el medio ambiente.
El grupo de investigación de Nomura desarrolló catalizadores para facilitar la síntesis de productos químicos de alto valor agregado (es decir, productos químicos finos), como las materias primas para polímeros, detergentes y cosméticos a partir de aceites vegetales no comestibles, y descubrió dos tipos de catalizadores de alto rendimiento:un catalizador de calcio catalizador de óxido y un catalizador de titanio. Estos catalizadores son efectivos para descomponer el poliéster en la misma reacción química (transesterificación) y se ha demostrado que pueden convertir el poliéster en materias primas con casi un 100 % de selectividad.
El óxido de calcio, que es barato y fácil de adquirir, tiene un historial probado en aplicaciones industriales. Sin embargo, la idea de este grupo de investigación de aplicar un catalizador utilizado para convertir ésteres de aceite vegetal directamente como catalizador de craqueo de poliéster no tiene precedentes en la literatura de investigación. Además, su implementación es económica y de bajo impacto ambiental. Además, debido a que estos catalizadores de titanio permitieron una amplia gama de aplicaciones, son prometedores para producir varios productos químicos finos a partir de aceite vegetal, así como para reciclar desechos plásticos para producir productos químicos de alto valor agregado.
Despolimerización catalítica (reciclado químico) de poliéster alifático con solución de etanol. (a) antes de la reacción:poli(adipato de etileno) 500 mg, etanol 5,0 ml, catalizador de titanio (1,0 % en moles). (b) Mezcla de reacción después de 150 ºC durante 6 h (solución transparente). Se observó una barra de agitación en la parte inferior (como una barra blanca). (c) Después de eliminar el volátil (etanol) de la mezcla de reacción (b) al vacío. El adipato de dietilo y el etilenglicol se recolectaron exclusivamente a través de este procedimiento. Crédito:Kotohiro Nomura