Aspectos destacados
• Se estudió la pirólisis solar de plásticos de desecho con catalizadores fototérmicos.
• El desempeño sinérgico de Ni-Ti-Al tuvo un efecto crucial en la pirólisis de LDPE.
• Más del 50% de los aromáticos y el 80% del combustible para aviones se obtuvieron en productos líquidos.
• El producto gaseoso rico en hidrógeno podría lograrse selectivamente.
•El carbono filamentoso puede obtenerse a temperaturas relativamente bajas.

Resumen
La pirólisis catalítica fototérmica de plásticos de polietileno de baja densidad (LDPE) se ha investigado con fotocatalizadores bifuncionales en un nuevo sistema de reacción fototérmica. Seis tipos de catalizadores fueron introducidos y explorados en un reactor de lecho fijo in situ bajo 500 °C calentado por simulador solar. Los resultados indicaron que la producción de hidrógeno y la selectividad del combustible de reacción del catalizador Ni-Ti-Al fueron de 34 mol/kg y 80% respectivamente, que fueron significativamente mayores que 7 mol/kg y 38% de Ti-Al. Los catalizadores cargados con Ni exhibieron una fuerte selectividad para hidrocarburos aromáticos, lograr 49,51% para Ni-Al y 53,46% para Ni-Ti-Al especialmente. Además, Ni-Ti-Al condujo a tubos de carbono filamentoso de alta calidad en diámetro más pequeño, que presentaron alta estabilidad térmica y grafitización. El catalizador bifuncional, especialmente Ni-Ti-Al posee un rendimiento catalítico fototérmico obvio, que se atribuye a las relajaciones de electrones fotogenerados ínter e intra-banda de metal plasmónico Ni y una excelente capacidad de transferencia de portadores de TiO2 semiconductor no láser. La producción de hidrógeno y combustible de chorro a partir de plástico mediante pirólisis catalítica fototérmica proporciona una forma respetuosa con el medio ambiente para el reciclado de gran cantidad de residuos plásticos de alto valor.

Conclusión
En este estudio, se utilizaron seis tipos de catalizadores fototérmicos compuestos soportados por Ni, Ti y g-C3N4 en γ-Al2O3 sustrato, se prepararon y aplicaron en un novedoso sistema de reacción fototérmica para la pirólisis de LDPE a menos de 500 °C. Los resultados muestran que el LDPE puede producir H2-Gas rico y productos líquidos de alto valor añadido, que es similar al combustible para aviones después de la pirólisis catalítica fototérmica. La adición de Ni aumentó el rendimiento líquido de 33,97 % en peso a 48,71 % en peso y disminuyó el rendimiento de gas de 44,85 % en peso a 28,42 % en peso para Ni-Ti-Al. Entre todos los catalizadores, el Ni-Ti-Al muestra el efecto sinérgico fototérmico más pronunciado, por el cual el LDPE puede producir H2 de 34,20 mol/kg y jet fuel de 80,27% a 500 °C mediante pirólisis solar. En comparación con Ni-Al y Ti-Al, el catalizador compuesto ternario Ni-Ti-Al muestra una mejor selectividad para la composición de hidrocarburos aromáticos (53,46%), que tiene el mayor contenido de hidrocarburo aromático de 1-2 anillos de alrededor del 33%. Los catalizadores a base de Ni muestran un alto contenido de H2 y aromáticos por su alta capacidad de deshidrogenación y aromatización. Ni-Ti-Al también promovió carbono filamentoso de alta calidad con alta estabilidad térmica y grado de grafitización debido a la transferencia de portador mejorada a través de Ni-TiO2 heterounión y reducción eficiente de la tasa de recombinación de portadores.

Información tomada del Repositorio Nature