La electrocatálisis del hierro descompone el poliestireno y proporciona hidrógeno verde
Los plásticos son ineludibles en nuestra vida cotidiana. Sin embargo, las enormes cantidades de basura plástica amontonadas en vertederos y en el medio ambiente son tan problemáticas como útiles son los plásticos. Un equipo de investigadores alemanes acaba de presentar en la revista Angewandte Chemie un nuevo método para reciclar residuos de poliestireno. Su eficaz proceso electroquímico utiliza un catalizador de hierro barato, produce hidrógeno como subproducto y puede alimentarse con paneles solares.
Menos del 10% del plástico producido en el mundo se recicla. Los residuos plásticos se acumulan en vertederos y cursos de agua, amenazando la fauna y el medio ambiente. Para 2025, se prevé que este montón de plástico alcance los 40.000 millones de toneladas. En todo el mundo, alrededor del 33 % del material depositado en los vertederos consiste en poliestireno (PS), muy utilizado en envases y en la construcción. Sólo se recicla alrededor del 1 % del poliestireno. La capacidad de producción mundial de poliestireno alcanzó los 15,4 millones de toneladas en 2022 y sigue aumentando. El reciclaje de plásticos, en particular del poliestireno, es uno de los mayores retos sociales de nuestro tiempo. Unos métodos de reciclaje eficientes y rentables que conviertan los residuos plásticos en pequeñas moléculas valiosas que puedan utilizarse en síntesis químicas supondrían un paso adelante hacia una economía circular del carbono sostenible.
Un equipo dirigido por Lutz Ackermann en el Instituto de Investigación Friedrich Wöhler de Química Sostenible de Gotinga (Alemania) ha desarrollado ahora un método electrocatalítico para la degradación eficiente de poliestirenos. La degradación produce una fracción relativamente alta de productos benzoílicos monoméricos que pueden utilizarse como materiales de partida para procesos químicos, así como algunas cadenas cortas de polímeros.
La clave de este éxito es un potente catalizador basado en hierro, un complejo de porfirina de hierro que se asemeja a la hemoglobina. Su ventaja sobre muchos otros metales catalíticamente activos es que el hierro no es tóxico, es barato y fácil de obtener. Durante la reacción electrocatalítica, el compuesto de hierro pasa por diferentes etapas de oxidación (IV, III y II). Una serie de pasos de reacción y productos intermedios dan lugar finalmente a la ruptura de los enlaces carbono-carbono en el esqueleto del polímero. Los principales productos son el ácido benzoico y el benzaldehído. El ácido benzoico es un material de partida para diversas síntesis químicas en la producción de aromas y conservantes, por ejemplo. La robustez de esta novedosa electrocatálisis quedó demostrada por la degradación eficaz de residuos plásticos reales a escala del gramo.
Este proceso de degradación del poliestireno podría alimentarse totalmente con electricidad procedente de paneles solares disponibles en el mercado. Además, durante el proceso de degradación se produce una útil reacción secundaria: la producción de hidrógeno. De este modo, el nuevo proceso electrocatalítico, que puede ampliarse fácilmente a escala industrial, combina el reciclado eficaz de plásticos con la producción descentralizada y ecológica de hidrógeno.
Información tomada de la sección de noticias del portal Lumitos.
