El método descompone eficazmente las botellas de plástico en sus componentes
Investigadores demuestran por primera vez el uso de marcos metal-orgánicos para degradar plásticos
¿Y si el ciclo de vida de la botella de plástico fuera circular? Si una botella de plástico usada se devolviera a sus componentes originales, lista para convertirse en una nueva botella de plástico en lugar de acabar en un vertedero.
Imagen simbólica
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Un equipo de investigación de la Universidad Northwestern es el primero en demostrar que un material llamado marco metal-orgánico (MOF) es un catalizador estable y selectivo para descomponer el plástico de poliéster en sus componentes.
Sólo se necesitan tres cosas: plástico, hidrógeno y el catalizador. Una ventaja importante es que uno de los componentes en los que se descompone el plástico es el ácido tereftálico, una sustancia química utilizada para producir plástico. Con el método Northwestern, no es necesario recurrir al petróleo y a la producción y separación de xilenos, que es cara y requiere mucha energía.
"Podemos hacerlo mucho mejor que empezar de cero a la hora de fabricar botellas de plástico", afirma Omar Farha, profesor de química de la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg. Es el autor correspondiente del estudio. "Nuestro proceso es mucho más limpio".
Los investigadores eligieron un MOF basado en el circonio llamado UiO-66 porque es fácil de fabricar, escalable y barato. Yufang Wu, primera autora del estudio y estudiante de posgrado visitante en el grupo de Farha, utilizó el plástico que tenía más a mano: las botellas de agua de plástico que sus colegas del laboratorio habían desechado. Las troceó, calentó el plástico y aplicó el catalizador.
"El MOF funcionó incluso mejor de lo que habíamos previsto", dijo Farha. "Descubrimos que el catalizador era muy selectivo y robusto. Ni el color de la botella de plástico ni el diferente plástico del que estaban hechas las tapas de las botellas afectaron a la eficacia del catalizador. Y el método no requiere disolventes orgánicos, lo que es una ventaja".
MOFs utilizados anteriormente en agentes nerviosos
Los MOF, una clase de materiales de tamaño nanométrico, han sido ampliamente investigados por sus estructuras altamente ordenadas. Farha ha estudiado los MOF durante más de una década y anteriormente demostró que pueden utilizarse para destruir agentes nerviosos tóxicos. En el estudio actual, dijo Farha, los MOF actúan de forma muy parecida: rompen un enlace de éster para degradar el tereftalato de polietileno (PET). Este plástico es uno de los más populares entre los consumidores de todo el mundo.
"Llevamos años utilizando MOF de circonio para degradar agentes nerviosos", explica Farha. "El equipo se preguntó entonces si estos MOF también podrían degradar el plástico, aunque las reacciones y el mecanismo sean diferentes. Esa curiosidad condujo a nuestros recientes hallazgos".
"Esta investigación ayuda a abordar los retos que se plantean desde hace tiempo en relación con los residuos plásticos y abre nuevas áreas y aplicaciones para los MOF", dijo Farha.
Más sobre los MOF
Los MOF están formados por moléculas orgánicas e iones metálicos o clusters que se autoensamblan para formar estructuras multidimensionales, altamente cristalinas y porosas. Para imaginarse la estructura de un MOF, dijo Farha, hay que imaginarse un conjunto de Tinkertoys en el que los iones metálicos o los clusters son los nodos circulares o cuadrados y las moléculas orgánicas son las varillas que mantienen los nodos unidos.
Además de ser fácil de fabricar, escalable y barato, otra ventaja del UiO-66 es que el enlazador orgánico del MOF, el ácido tereftálico (TA), es lo que se obtiene al descomponer el plástico.
Los estudios de caracterización estructural revelaron que, durante el proceso de degradación, el UiO-66 sufre una interesante transformación en otro MOF basado en el circonio llamado MIL-140A. Este MOF también mostró una gran actividad catalítica hacia la degradación del PET.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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