es.wedoany.com Noticia: Investigadores de la Universidad de Pekín han desarrollado un proceso catalítico para el reciclaje de residuos de plástico PET. Este proceso utiliza un catalizador comercial y, sin necesidad de suministro externo de hidrógeno, convierte botellas y envases desechados en dos intermediarios químicos de alto valor: ácido láctico y ácido 1,4-ciclohexanodicarboxílico.
Este innovador método de dos pasos, titulado "Upgrading de plástico PET a ácido láctico y ácido 1,4-ciclohexanodicarboxílico usando metanol", se publicó en la revista Engineering. El método, en condiciones suaves, hace reaccionar plástico de tereftalato de polietileno posconsumo con metanol para convertirlo en ácido láctico y ácido 1,4-ciclohexanodicarboxílico. A diferencia de los métodos de reciclaje tradicionales que solo valorizan un componente del residuo de PET, esta ruta atómico-económica captura valor simultáneamente de ambos fragmentos estructurales del polímero.
El equipo de investigación está compuesto por Zhenbo Guo, Haoyu Chen, Shuheng Tian, Meiqi Zhang, Meng Wang y Ding Ma. El proceso que diseñaron tiene como objetivo abordar una limitación fundamental en la economía del reciclaje de plásticos: extraer el máximo valor de la materia prima residual, minimizando al mismo tiempo el consumo de energía y la dependencia de reactivos externos.
El proceso comienza con la despolimerización del PET en una solución de hidróxido de sodio y metanol a 160 °C. Este paso inicial descompone el polímero en sus unidades constituyentes: etilenglicol y ácido tereftálico. El etilenglicol generado durante la despolimerización experimenta una reacción de acoplamiento deshidrogenante con metanol, formando ácido láctico e hidrógeno. Al mismo tiempo, la deshidrogenación del metanol proporciona hidrógeno adicional para satisfacer los requisitos estequiométricos del paso de hidrogenación posterior. Este hidrógeno generado internamente se recolecta y se reutiliza para hidrogenar el ácido tereftálico a ácido 1,4-ciclohexanodicarboxílico, eliminando por completo la dependencia de cilindros externos de hidrógeno.
Toda la secuencia se lleva a cabo a una temperatura suave de 160 °C, sin necesidad de cambiar el catalizador. El catalizador comercial Ru/C (rutenio sobre carbono) funciona eficazmente en ambas etapas de reacción. Experimentos de marcaje isotópico con metanol deuterado y etilenglicol deuterado confirmaron que la deshidrogenación del etilenglicol contribuye significativamente tanto a la velocidad de formación del ácido láctico como a la fuente de hidrógeno. Los investigadores también descubrieron que la presencia de etilenglicol inhibe las reacciones secundarias asociadas con la deshidrogenación del metanol, mejorando la selectividad y el rendimiento generales.
La separación de productos incluye pasos de acidificación y purificación. En condiciones optimizadas, el rendimiento de separación del ácido láctico es del 55 %, con una pureza superior al 88 %; el rendimiento del ácido 1,4-ciclohexanodicarboxílico es del 84 %, con una pureza superior al 99 %. El ácido láctico es un bloque de construcción clave para plásticos de ácido poliláctico biodegradables, aditivos alimentarios, productos farmacéuticos y de cuidado personal. El ácido 1,4-ciclohexanodicarboxílico se utiliza en la producción de poliésteres de alto rendimiento, recubrimientos y síntesis química especializada. Ambos productos tienen un valor de mercado más alto que los monómeros de PET originales, creando múltiples fuentes de ingresos para las instalaciones de reciclaje.
Los investigadores validaron el método utilizando diversos residuos reales de PET, incluyendo botellas, envases de alimentos, fibras y artículos teñidos, demostrando su compatibilidad con materias primas posconsumo típicas. Las pruebas de estabilidad mostraron que la actividad del catalizador disminuye gradualmente con ciclos repetidos, relacionada con una ligera aglomeración de las nanopartículas de rutenio y cierta lixiviación del metal. Los investigadores señalan que el catalizador Ru/C está disponible comercialmente y tiene un costo relativamente bajo, por lo que su reemplazo periódico en un entorno industrial es económicamente viable.
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