Un catalizador único en su tipo capaz de descomponer polímeros

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Un catalizador único en su tipo capaz de descomponer polímeros

Por Laboratorio Ames

Si bien el reciclaje de plásticos no es una ciencia nueva, los procesos actuales no hacen que valga la pena económicamente: los plásticos de desecho se “reciclan” en material de menor calidad y menos útil. Es un desafío que continúa siendo un obstáculo para abordar una creciente crisis de contaminación global en plásticos de un solo uso.

Un equipo multiinstitucional de científicos liderado por EE. UU.

El Laboratorio Ames del Departamento de Energía ha desarrollado un catalizador único en su tipo que puede procesar plásticos de poliolefina como polietileno y polipropileno, dos tipos de polímeros ampliamente utilizados en cosas como bolsas de plástico para comestibles, jarras de leche, botellas de champú, juguetes y contenedores de comida. El proceso da como resultado componentes uniformes y de alta calidad que se pueden utilizar para producir combustibles, disolventes y aceites lubricantes, productos que tienen un alto valor y podrían convertir estos y otros plásticos usados ​​en un recurso sin explotar.

“Hemos dado un gran paso adelante con este trabajo”, dijo Aarón Sadow, científico del Laboratorio Ames y director del Instituto de Reciclaje Cooperativo de Plásticos (iCOUP). “Presumimos que podríamos tomar prestado de la naturaleza e imitar los procesos mediante los cuales las enzimas rompen con precisión macromoléculas como proteínas y celulosa. Lo logramos con éxito y estamos entusiasmados de seguir optimizando y desarrollando este proceso”.

El proceso único se basa en la tecnología de nanopartículas. El científico de Ames Lab, Wenyu Huang, diseñó una nanopartícula de sílice mesoporosa que consiste en un núcleo de platino con sitios catalíticos activos, rodeado por largos poros de sílice, o canales, a través de los cuales las largas cadenas de polímero pasan al catalizador. Con este diseño, el catalizador es capaz de retener y escindir las cadenas de polímero más largas en piezas más cortas, uniformes y consistentes que tienen el mayor potencial de reciclarse en productos finales nuevos y más útiles.

“Este tipo de proceso de catálisis controlado nunca antes se había diseñado basándose en materiales inorgánicos”, dijo Huang, que se especializa en el diseño de nanocatalizadores estructuralmente bien definidos. “Pudimos demostrar que el proceso catalítico es capaz de realizar múltiples pasos de deconstrucción idénticos en la misma molécula antes de liberarla”.

Las mediciones del experto en RMN de estado sólido de Ames Laboratory, Fred Perras, permitieron al equipo examinar la actividad del catalizador a escala atómica y confirmaron que las largas cadenas de polímeros atraviesan fácilmente los poros del catalizador de una manera que se asemeja a los procesos enzimáticos que los científicos pretendían emular.

Esta investigación se ampliará y continuará bajo la dirección del Instituto de Reciclaje Cooperativo de Plásticos (iCOUP), dirigido por el Laboratorio Ames. iCOUP es un Centro de Investigación de la Frontera de la Energía formado por científicos del Laboratorio Ames, el Laboratorio Nacional Argonne, UC Santa Bárbara, Universidad de Carolina del Sur, Universidad Cornell, Universidad Northwestern y la Universidad de Illinois Urbana-Champaign.