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Jul 31, 2023

Novo catalisador ajuda a transformar resíduos plásticos em nós

Catalisador de nanopartículas de ouro suportado pode reciclar poliéster e biomassa Imagem da Universidade Metropolitana de Tóquio: Éteres e ésteres reagem com um dissilano na presença de um catalisador híbrido

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

Universidade Metropolitana de Tóquio

imagem: 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.Veja mais

Crédito: Universidade Metropolitana de Tóquio

Tóquio, Japão – Investigadores da Universidade Metropolitana de Tóquio descobriram que nanopartículas de ouro suportadas numa superfície de óxido de zircónio ajudam a transformar resíduos como biomassa e poliéster em compostos organossilanos, produtos químicos valiosos utilizados numa vasta gama de aplicações. O novo protocolo aproveita a cooperação entre nanopartículas de ouro e a natureza anfotérica (ácido e básico) do suporte de óxido de zircônio. O resultado é uma reação que requer condições menos exigentes, 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.

Uma equipe de pesquisadores da Universidade Metropolitana de Tóquio liderada pelo professor associado Hiroki Miura tem trabalhado na conversão de plástico e biomassa em organossilanos, moléculas orgânicas com um átomo de silício 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. Contudo, a adição do átomo de silício envolve frequentemente reagentes que são sensíveis ao ar, à humidade e requerem temperaturas elevadas, para não mencionar condições fortemente 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 disilano. 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.

Este trabalho foi apoiado pelo Programa de Iniciativa de Estratégia de Elementos para Catalisadores e Baterias (ESICB) (número de concessão JPMXP0112101003), o programa JST FOREST (número de concessão JPMJFR203V), subsídios para pesquisa científica (B) (número de concessão 21H01719) , Pesquisa Desafiadora (Exploratória) (Concessão Número 22K18927) e Pesquisa Científica em Áreas Inovadoras (Concessão 17H06443) encomendada pelo MEXT, Japão.

Jornal da Sociedade Química Americana

10.1021/jacks.2c12311

Diversos acoplamentos cruzados alquil-silil via homólise de ligações C (sp3) –O inativadas com a cooperação de nanopartículas de ouro e óxidos de zircônio anfotéricos