Un equipo de investigación dirigido por el Prof. Zeng Jie de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) de la Academia China de Ciencias (CAS) ha logrado un avance significativo en el campo del reciclaje de plástico.
Su estudio, titulado "Conversión catalítica sin disolventes ni hidrógeno de plásticos de polietileno de alta densidad", presenta una novedosa estrategia en tándem de deshidroaromatización e hidrogenólisis para convertir plásticos de polietileno de alta densidad (HDPE) en valiosos hidrocarburos cíclicos sin necesidad de disolventes ni hidrógeno. . Los hallazgos fueron publicados en Nature Nanotechnology. .
El polietileno, uno de los plásticos más utilizados, plantea desafíos en términos de degradación natural debido a su estructura química estable. Las tecnologías de reciclaje de residuos de plásticos de polietileno no solo mitigan la contaminación sino que también ofrecen beneficios económicos.
Inspirándose en dos procesos de la industria petrolera, a saber, el reformado catalítico de fracciones de gasolina de cadena corta y el hidrocraqueo de aceites pesados, el equipo de investigación buscó tratar los residuos de plástico HDPE como materia prima de petróleo sólido mediante una conversión catalítica respetuosa con el medio ambiente, produciendo así aguas abajo. productos químicos a base de petróleo.
Inspirándose en dos procesos de la industria petrolera, el equipo de investigación se centró en el reformado catalítico de fracciones de gasolina de cadena corta para obtener hidrocarburos cíclicos de mayor valor, que generan hidrógeno, y en el hidrocraqueo de petróleos pesados para producir hidrocarburos de cadena corta, que consumen hidrógeno. .
A partir de estos procesos, el equipo de investigación ideó una estrategia de "respiración de hidrógeno" para degradar los plásticos de polietileno de alta densidad (HDPE). Desarrollaron un catalizador de rutenio metálico cargado con un tamiz molecular (Ru/HZSM-5) que facilita la deshidrogenación del plástico en hidrocarburos cíclicos y "exhala" hidrógeno en el proceso. Al mismo tiempo, el plástico "inspira" el hidrógeno liberado y se agrieta, transformándose en hidrocarburos de cadena corta.
A continuación, el equipo de investigación exploró las vías de reacción de reciclaje de los plásticos de polietileno de alta densidad. Realizaron experimentos catalíticos sobre el reciclaje de plásticos HDPE con diferentes cargas de tamiz molecular de rutenio metálico y examinaron el efecto de los poros del tamiz molecular en la reacción.
Los resultados muestran que el tamiz molecular HZSM-5 tiene un tamaño de poro moderado, lo que no sólo evita la formación de hidrocarburos aromáticos cíclicos espesos y depósitos de carbón, sino que también asegura la desorción suave de los hidrocarburos cíclicos, garantizando así la continuidad y estabilidad del catalizador. reacción. Los catalizadores Ru/HZSM-5 tienen una muy buena estabilidad cíclica y también son adecuados para diferentes tipos de plásticos de polietileno.
Esta investigación representa un avance significativo en el reciclaje de plástico y es muy prometedora para el desarrollo sostenible de nuestra sociedad. Al proporcionar una solución innovadora para la conversión de plásticos HDPE en valiosos hidrocarburos cíclicos, este estudio contribuye a los esfuerzos en curso para abordar los residuos plásticos y promover un futuro más sostenible.
Más información: Junjie Du et al, Reciclaje eficiente sin disolventes ni hidrógeno de polietileno de alta densidad en hidrocarburos cíclicos separables, Nature Nanotechnology (2023). DOI:10.1038/s41565-023-01429-9
Información de la revista: Nanotecnología de la naturaleza
Proporcionado por la Universidad de Ciencia y Tecnología de China
