Sviluppo di catalizzatori non solo per la conversione efficiente degli oli vegetali (FAE) in prodotti chimici a valore aggiunto (chimica fine) e materie prime per polimeri, ma anche per un'efficiente depolimerizzazione (riciclaggio chimico) del poliestere alifatico, mediante scambio di legami estere (transesterificazione) nel presenza di catalizzatore. Credito:Kotohiro Nomura
Il gruppo di ricerca del professor Kotohiro Nomura presso la Tokyo Metropolitan University ha sviluppato due catalizzatori ad alte prestazioni per la sintesi efficiente di sostanze chimiche a valore aggiunto (chimica fine, monomeri) da poliestere e olio vegetale. La loro scoperta principale è che il semplice riscaldamento di una miscela di poliestere e alcol potrebbe convertire la soluzione in materie prime. La loro ricerca è pubblicata su ACS Sustainable Chemistry &Engineering .
I rifiuti di plastica sono un enorme problema ambientale che deve essere risolto immediatamente, ma la quantità di plastica riutilizzata è ancora bassa. I poliesteri, che consistono in ripetuti "legami esteri" formati dalla reazione di acido carbossilico e alcol, sono usati nelle bottiglie di plastica e negli indumenti. Se questi legami estere potessero essere completamente recisi, il poliestere potrebbe essere riconvertito nelle sue materie prime. Tuttavia, i metodi convenzionali richiedono temperature elevate e grandi quantità di materiali acidi e/o basici. Pertanto, si desidera un metodo semplice, economico e rispettoso dell'ambiente.
Il gruppo di ricerca di Nomura ha sviluppato catalizzatori per facilitare la sintesi di sostanze chimiche ad alto valore aggiunto (cioè, prodotti della chimica fine) come le materie prime per polimeri, detergenti e cosmetici da oli vegetali non commestibili e ha scoperto due tipi di catalizzatori ad alte prestazioni:un calcio catalizzatore di ossido e un catalizzatore di titanio. Questi catalizzatori sono efficaci per scomporre il poliestere in base alla stessa reazione chimica (transesterificazione) e hanno dimostrato di essere in grado di convertire il poliestere in materie prime con una selettività quasi del 100%.
L'ossido di calcio, che è economico e facile da acquistare, ha una comprovata esperienza nelle applicazioni industriali. Tuttavia, l'idea di questo gruppo di ricerca di applicare un catalizzatore utilizzato per convertire direttamente gli esteri di oli vegetali come catalizzatore di cracking del poliestere non ha precedenti nella letteratura di ricerca. Inoltre, la sua implementazione è poco costosa con un basso impatto ambientale. Inoltre, poiché questi catalizzatori al titanio hanno consentito un'ampia gamma di applicazioni, sono promettenti per la produzione di vari prodotti della chimica fine da olio vegetale, nonché per il riciclaggio dei rifiuti di plastica per produrre sostanze chimiche ad alto valore aggiunto.
Depolimerizzazione catalitica (riciclaggio chimico) di poliestere alifatico con soluzione di etanolo. (a) prima della reazione:poli(etilene adipato) 500 mg, etanolo 5,0 mL, catalizzatore di titanio (1,0 mol%). (b) Miscela di reazione dopo 150 ºC per 6 h (soluzione limpida). Nella parte inferiore è stata osservata una barra di agitazione (come una barra bianca). (c) Dopo rimozione del volatile (etanolo) dalla miscela di reazione (b) sotto vuoto. Il dietil adipato e il glicole etilenico sono stati raccolti esclusivamente attraverso questa procedura. Credito:Kotohiro Nomura
