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Aug 01, 2023

Catalisador de nanopartículas de ouro ajuda a transformar resíduos plásticos em compostos úteis

Por Universidade Metropolitana de Tóquio, 20 de março de 2023 Cientistas descobriram que nanopartículas de ouro apoiadas em uma superfície de óxido de zircônio podem transformar resíduos como biomassa e poliéster em

Por Tokyo Metropolitan University 20 de março de 2023

Os cientistas descobriram que nanopartículas de ouro apoiadas numa superfície de óxido de zircónio podem transformar resíduos como biomassa e poliéster em compostos organossilanos, que são produtos químicos valiosos utilizados em diversas aplicações. O protocolo é um método mais ecológico e menos exigente para a reciclagem de resíduos, aproveitando a cooperação entre as nanopartículas de ouro e a natureza anfotérica do suporte de óxido de zircónio.

O catalisador de nanopartículas de ouro suportado pode reciclar poliéster e biomassa.

Researchers from Tokyo Metropolitan University have found that gold nanoparticles supported on a zirconium oxide surface help turn waste materials like biomass and polyester into organosilane compounds, valuable chemicals used in a wide range of applications. The new protocol leverages the cooperation between gold nanoparticles and the amphoteric (both acidAny substance that when dissolved in water, gives a pH less than 7.0, or donates a hydrogen ion." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> natureza ácida e básica) do suporte de óxido de zircônio. O resultado é uma reação que requer condições menos exigentes e um método mais ecológico para a reciclagem de resíduos.

A reciclagem é uma grande parte da solução da humanidade para a questão global dos resíduos plásticos. Grande parte disso tem a ver com transformar resíduos plásticos em produtos plásticos. No entanto, os cientistas também têm explorado abordagens alternativas para incentivar a utilização de resíduos como recurso. Isto inclui a reciclagem, a conversão de resíduos em compostos e produtos inteiramente novos que podem ser mais valiosos do que os materiais utilizados para os fabricar.

Éteres e ésteres reagem com um dissilano na presença de um catalisador híbrido que consiste em nanopartículas de ouro montadas em um substrato de óxido de zircônio. A presença das nanopartículas de ouro e de sítios ácidos e básicos no suporte ajuda a converter os grupos éteres e ésteres em grupos silano. Crédito: Universidade Metropolitana de Tóquio

A team of researchers from Tokyo Metropolitan University led by Associate Professor Hiroki Miura has been working on the conversion of plastic and biomass to organosilanes, organic molecules with a silicon atomAn atom is the smallest component of an element. It is made up of protons and neutrons within the nucleus, and electrons circling the nucleus." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> átomo ligado para formar uma ligação carbono-silício. Os organossilanos são materiais valiosos em revestimentos e intermediários de alto desempenho na produção de produtos farmacêuticos e agroquímicos. No entanto, a adição do átomo de silício envolve frequentemente reagentes que são sensíveis ao ar e à humidade e requerem altas temperaturas, para não mencionar condições extremamente ácidas ou básicas. Isto potencialmente torna o próprio processo de conversão um fardo ambiental.

Agora, a equipe aplicou um material catalisador híbrido composto por nanopartículas de ouro apoiadas em um suporte de óxido de zircônio. O catalisador utiliza grupos éter e éster, ambos abundantes em plásticos como o poliéster e compostos de biomassa como a celulose, e os ajuda a reagir com um composto contendo silício conhecido como dissilano. Sob aquecimento moderado em solução, eles criaram com sucesso grupos organosilano onde o grupo éster ou éter estava situado. Através de estudos detalhados do mecanismo, a equipe descobriu que a cooperação entre as nanopartículas de ouro e a natureza anfotérica (básica e ácida) do suporte foi responsável pela conversão eficaz e de alto rendimento da matéria-prima em condições amenas.

Dado que a eliminação de resíduos plásticos muitas vezes requer combustão ou condições severamente ácidas/básicas, o processo em si já fornece um caminho fácil para a decomposição de poliésteres em condições muito menos exigentes. Contudo, o ponto chave aqui é que os produtos da reação são compostos valiosos, prontos para novas aplicações. A equipa espera que esta nova rota para a produção de organosilano faça parte do nosso caminho para um futuro neutro em carbono, onde os plásticos não cheguem ao ambiente, mas sim a produtos mais úteis para a sociedade.