Resumen

La alcoholisis de residuos de poli(tereftalato de etileno) (PET) para producir monómeros, incluida la metanólisis para producir tereftalato de dimetilo (DMT) y la glucólisis para generar tereftalato de bis-2-hidroxietilo (BHET), es una estrategia prometedora en la gestión de residuos de PET. Aquí, introducimos un enfoque eficiente de PET-alcoholisis utilizando una vacante de oxígeno (Vo) rico en catalizador bajo el aire, logrando un rendimiento en espacio-tiempo (STY) de 505,2 gDMT·ggato−1·h−1 y 957,1 gBHET·ggato−1·h−1, estos resultados representan mejoras de rendimiento de 51 y 28 veces en comparación con las reacciones realizadas bajo N2. La espectroscopia in situ, en combinación con los cálculos de la teoría del funcional de la densidad, dilucida las vías de reacción de la despolimerización del PET. El proceso involucra O2-activación asistida de CH3OH para formar CH3Especies OH y OOH en V**o-Zn2+–O–Fe3+ sitios, destacando el papel fundamental de Vo-Zn2+–O–Fe3+ sitios en la activación del enlace éster y la escisión del enlace C-O. Además, una evaluación del ciclo de vida demuestra la viabilidad de nuestro enfoque en el reciclaje de circuito cerrado, logrando un ahorro de energía del 56,0% y una reducción del 44,5% en las emisiones de gases de efecto invernadero. En particular, el uso de chatarra textil de PET conduce a una reducción del 58,4% en los costos operativos totales iniciales. Esta investigación ofrece una solución sostenible al reto de la acumulación de residuos de PET.

Discusión

En resumen, nuestro estudio ha demostrado la efectividad de Vo-NSs ricos en Fe/ZnO para catalizar la despolimerización del PET, logrando un STY excepcionalmente alto de 502,2 gDMT·ggato−1·h−1 a 160 °C. Este catalizador ha mostrado una actividad robusta y estabilidad en la despolimerización de varios sustratos de PET, incluidos PET, PET/PC, PET/PE, PET/PP, botellas de PET, textiles comerciales y fibras, textiles mixtos con nailon y textiles degradados. Además, nuestra investigación ha contribuido a una mejor comprensión de los mecanismos catalíticos implicados en la despolimerización del poliéster. En concreto, la Vo-Zn2+–O–Fe3+ sitios en VoLos NS ricos en Fe/ZnO fueron responsables de activar y romper el enlace O-O/O/H, lo que llevó a la formación de OOH/CH*3Especies OH. Los ataques nucleofílicos posteriores y la activación C = O de la PET dieron lugar a la escisión gradual del enlace C-O, produciendo finalmente DMT. Además, el análisis del ACV indicó que este enfoque tiene el potencial de reducir la huella de carbono y mejorar la eficiencia energética del reciclaje de residuos de PET. Esta metodología es adecuada para convertir varios tipos de poliéster, incluido el PET de baja y alta calidad, así como el PET mezclado, en DMT renovable para su uso en la industria del plástico. Ofrece una solución prometedora para el reciclaje de PET en circuito cerrado.*

Tomado de la Revista Nature.