Resumen

El aumento de la producción mundial de plástico, que alcanzó los 400,3 millones de toneladas en 2022, ha exacerbado la contaminación ambiental, ya que solo se recicla el 11% del plástico. El reciclaje catalítico, en particular a través de la hidrogenólisis y el hidrocraqueo, ofrece una vía prometedora para el reciclaje del plástico de poliolefina, que comprende el 55% de los residuos plásticos mundiales. Este estudio investiga la influencia del agua en la despolimerización de poliolefinas utilizando catalizadores de Ru, revelando un efecto promocional solo cuando están presentes tanto los sitios metálicos como los ácidos, particularmente el sitio ácido de Brønsted. Los hallazgos destacan el impacto del contenido de Ru, el equilibrio metal-ácido y su proximidad en esta interacción, así como su papel en la modulación del proceso de isomerización, lo que afecta la selectividad del producto. Además, la interacción facilita la supresión de la formación de coque, lo que en última instancia mejora la estabilidad del catalizador. Una evaluación tecnoeconómica y del ciclo de vida exhaustiva subraya la viabilidad y los beneficios medioambientales del proceso, especialmente en presencia de agua. Estos conocimientos avanzan en la comprensión y ofrecen estrategias para optimizar los procesos de reciclaje de plástico de poliolefina.

Discusión

La despolimerización catalítica de poliolefinas presenta una ruta prometedora para el reciclaje de residuos plásticos en términos de economía de proceso y sostenibilidad. En este estudio, encontramos el impacto significativo de la adición de agua en la despolimerización del plástico, elevando el rendimiento de valiosos combustibles líquidos del 41,8% al 71,0% y suprimiendo eficazmente la formación de coque para preservar la actividad del catalizador. A través de nuestra investigación sobre los mecanismos de reacción con el agua, clasificamos las reacciones en tres grupos en función de las propiedades catalíticas y la distribución del producto, incluida la hidrogenólisis, el hidrocraqueo y la despolimerización bifuncional. Entre estos, la reacción de despolimerización bifuncional propuesta demostró la actividad más alta, donde la escisión de los enlaces C-C ocurre simultáneamente en los sitios de metal y ácido. Este efecto promocional del agua se extiende a través de varios residuos plásticos, lo que promete implicaciones para el reciclaje de residuos plásticos. Además, la adición de agua no solo mejora la eficiencia del carbono, mejorando el rendimiento económico y ambiental basado en el análisis TEA y LCA, sino que también aumenta la conversión a gasolina y diésel. Esto se traduce en una reducción del 26,8% en el MSP de la gasolina y mejora la eficiencia económica. Además, el aumento de la tasa de producción logrado al agregar agua mitiga sustancialmente los impactos ambientales y reduce la dependencia de los combustibles fósiles, reemplazando así el diésel derivado de los combustibles fósiles. Esto abre la posibilidad de avanzar en todo el reciclaje químico de los residuos plásticos, al tiempo que se aborda la contaminación ambiental causada por los residuos plásticos.

Información tomada de la Revista Nature.