Novo processo de reciclagem poderia encontrar mercados para resíduos plásticos 'lixo'

Jul 17, 2023

Resíduos de plástico de baixo valor podem ser convertidos em produtos químicos de alto valor em um novo processo desenvolvido por pesquisadores da UW – Madison. Joel Hallberg

Embora muitos americanos depositem obedientemente o seu lixo plástico nos contentores apropriados todas as semanas, muitos desses materiais, incluindo películas flexíveis, materiais multicamadas e muitos plásticos coloridos, não são recicláveis ​​utilizando métodos convencionais de reciclagem mecânica. No final, apenas cerca de 9% do plástico nos Estados Unidos é reutilizado, muitas vezes em produtos de baixo valor. Com uma nova técnica, no entanto, os engenheiros químicos da Universidade de Wisconsin-Madison estão transformando resíduos de plástico de baixo valor em produtos de alto valor.

O novo método, descrito na edição de 11 de agosto da revista Science, poderia aumentar os incentivos económicos para a reciclagem de plástico e abrir uma porta para a reciclagem de novos tipos de plástico. Os investigadores estimam que os seus métodos também poderiam reduzir as emissões de gases com efeito de estufa provenientes da produção convencional destes produtos químicos industriais em cerca de 60 por cento.

A nova técnica depende de algumas técnicas de processamento químico existentes. A primeira é a pirólise, na qual os plásticos são aquecidos a altas temperaturas num ambiente livre de oxigênio. O resultado é o óleo de pirólise, uma mistura líquida de vários compostos. O óleo de pirólise contém grandes quantidades de olefinas – uma classe de hidrocarbonetos simples que são um elemento central dos produtos químicos e polímeros atuais, incluindo vários tipos de poliésteres, surfactantes, álcoois e ácidos carboxílicos.

Nos atuais processos que consomem muita energia, como o craqueamento a vapor, os fabricantes de produtos químicos produzem olefinas submetendo o petróleo a calor e pressão extremamente elevados. Neste novo processo, a equipe UW-Madison recupera olefinas do óleo de pirólise e as utiliza em um processo químico que consome muito menos energia, denominado catálise de hidroformilação homogênea. Este processo converte olefinas em aldeídos, que podem então ser reduzidos em importantes álcoois industriais.

“Esses produtos podem ser usados ​​para fabricar uma ampla gama de materiais de maior valor”, diz George Huber, professor de engenharia química e biológica que liderou o trabalho ao lado do pesquisador de pós-doutorado Houqian Li e do estudante de doutorado Jiayang Wu.

Esses materiais de maior valor incluem ingredientes usados ​​para fazer sabonetes e produtos de limpeza, bem como outros polímeros mais úteis.

Usando um processo chamado hidroformilação, o professor George Huber (à esquerda) e o pesquisador de pós-doutorado Houqian Li são capazes de recuperar as olefinas em um óleo feito de resíduos de plástico e transformá-las em produtos químicos de alto valor. Joel Hallberg

“Estamos realmente entusiasmados com as implicações desta tecnologia”, diz Huber, que também dirige o Centro para a Reciclagem Química de Resíduos de Plásticos, financiado pelo Departamento de Energia. “É uma tecnologia de plataforma para atualizar resíduos plásticos usando química de hidroformilação.”

A indústria de reciclagem poderá adotar o processo em breve; nos últimos anos, pelo menos 10 grandes empresas químicas construíram ou anunciaram planos para instalações para produzir óleos de pirólise a partir de resíduos de plástico. Muitos deles passam o óleo de pirólise através de crackers a vapor para produzir compostos de baixo valor. A nova técnica de reciclagem química poderia proporcionar uma forma mais sustentável e lucrativa de utilizar esses óleos.

“Atualmente, essas empresas não têm uma abordagem realmente boa para atualizar o óleo de pirólise”, diz Li. “Neste caso, podemos obter álcoois de alto valor, no valor de US$ 1.200 a US$ 6.000 por tonelada, a partir de resíduos de plástico, que valem apenas cerca de US$ 100 por tonelada. Além disso, este processo utiliza tecnologia e técnicas existentes. É relativamente fácil de aumentar.”

O estudo foi um esforço colaborativo entre alguns departamentos diferentes da UW – Madison, diz Huber. Clark Landis, presidente do Departamento de Química e especialista mundial em hidroformilação, sugeriu a possibilidade de aplicação da técnica a óleos de pirólise. O professor de engenharia química e biológica Manos Mavrikakis usou modelagem avançada para fornecer informações em nível molecular sobre os processos químicos. E o professor de engenharia química e biológica Victor Zavala ajudou a analisar a economia da técnica e o ciclo de vida dos resíduos plásticos.