Despolimerização Química em Tandem e Fotoreformação de Plástico PET Residual em Produtos Químicos de Alto Valor Agregado

A fotoreformação de resíduos de poli (etileno tereftalato) (PET) em produtos químicos de alto valor agregado é uma abordagem emergente e promissora. No entanto, um grande obstáculo é o rigoroso pré-tratamento alcalino (COH– = 5–10 M) para despolimerizar o PET, resultando em um aumento nos custos de processamento e também apresentando grandes desafios para dispositivos fotocatalíticos subsequentes, catalisadores e eficiência fotocatalítica. Neste contexto, introduzimos um processo em tandem de despolimerização química e fotoreformação de plásticos PET residuais. A despolimerização do PET em monômeros é alcançada através de um mecanismo de hidrólise intramolecular em um catalisador de zinco binuclear sob condições brandas (COH– ≤ 0,1 M e T ≤ 60 °C). Comparado ao tradicional pré-tratamento alcalino rigoroso, a taxa de despolimerização pode ser aumentada em quase uma ordem de magnitude devido ao efeito de proximidade dos locais bimetálicos. A análise tecnoeconômica mostra que o processamento de 50.000 toneladas de plástico anualmente pode economizar 15,2 milhões de USD. A fotoreformação do PET para produzir ácido fórmico e H2 com uma impressionante taxa de produção de 2000 μmol gcat–1 h–1 foi alcançada em um fotocatalisador de nanosfera de carbono nitreto ultra-pequeno, que é quase 5 vezes maior do que o correspondente sistema de pré-tratamento alcalino forte. A pesquisa sobre o mecanismo revela alta atividade fotocatalítica graças ao pré-tratamento brando do PET e à eficiente separação de elétron-buraco causada pela estrutura de tamanho da nanosfera de carbono nitreto ultra-pequeno e pelo efeito de captura de elétrons do metal Pt. Também demonstramos um processo integrado em escala de gramas para resíduos plásticos PET do mundo real, incluindo garrafas de água, fibras de roupas, toalhas, tapetes e plásticos mistos contendo PET. Nosso estudo estabelece um novo conceito de catálise em tandem para reduzir o rigoroso pré-tratamento do PET usando um catalisador sintético na tecnologia de fotoreformação de plástico poliéster.