Minería de los intermedios de carbono en el reciclaje de residuos plásticos para la construcción de enlaces C-S

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Química sustentable

Sus antecedentes:

• Los plásticos postconsumo, en particular el tereftalato de polietileno (PET), se depositan en gran medida en vertederos, lo que representa una pérdida ambiental y económica.
• Los métodos de reciclaje actuales a menudo resultan en el reciclaje de abajo, no creando productos de alto valor.
• El desarrollo de estrategias sostenibles para la valorización de los residuos plásticos es crucial para una economía circular.

Objetivo del estudio:

• Demostrar una prueba de concepto para el reciclaje de residuos plásticos de PET en compuestos organosulfurados valiosos.
• Desarrollar un método electrocatalítico eficiente para el reciclaje de PET en condiciones casi neutras.
• Investigar la síntesis de hidroximetanosulfonato (HMS) a partir de productos intermedios derivados del PET y de las especies de azufre.

Principales métodos:

• Oxidación electrocatalítica de monómeros de PET (etilenglicol) mediante el uso de un catalizador amorfo de MnO2.
• Captura in situ de los productos intermedios electrófilos generados durante el reciclado del PET.
• Acoplamiento de productos intermedios con especies de azufre (sulfito/bisulfito) para formar compuestos organosulfurados (HMS).
• Investigación utilizando compuestos derivados de la biomasa y plásticos PET del mundo real.
• Cálculos de la Teoría Funcional de Densidad (DFT) para aclarar los mecanismos de reacción y el rendimiento del catalizador.

Principales resultados:

• Síntesis eficiente de hidroximetanesulfonato (HMS) con una eficiencia Faradaic de aproximadamente el 70%.
• El éxito del reciclaje de PET en condiciones casi neutras, estabilizando los intermedios reactivos.
• Compatibilidad demostrada con compuestos derivados de la biomasa y aplicabilidad a los residuos de PET del mundo real.
• Los cálculos de DFT identificaron la escisión C-C del etilenoglicol como el paso que determina la velocidad, con el MnO2 amorfo reduciendo significativamente las barreras energéticas.

Conclusiones:

• La estrategia electrocatalítica desarrollada ofrece un enfoque viable de "basura a tesoro" para la valorización de residuos plásticos de PET.
• El uso de MnO2 amorfo en condiciones casi neutras es efectivo para el reciclaje de PET y el acoplamiento C-S posterior.
• Este método tiene un potencial significativo para aplicaciones prácticas en la economía circular, transformando los residuos plásticos en valiosas materias primas químicas.