Los combustibles fósiles han sido durante mucho tiempo el precursor del plástico, pero una nueva investigación de la Universidad de Nebraska-Lincoln y colaboradores europeos podría ayudar a enviar esa era al humo: para ser exactos, dióxido de carbono.
Producido casi en su totalidad por la quema de combustibles fósiles, las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera han aumentado de 280 partes por millón en la era preindustrial a aproximadamente 410 PPM en la actualidad. Esa tendencia, combinada con el suministro finito de combustibles fósiles, ha empujado a los investigadorespara explorar métodos para producir plástico a partir de CO 2 en lugar de petróleo o gas natural - reciclaje de CO 2 tal como lo es el plástico ahora.
Vitaly Alexandrov y sus colegas de Nebraska ahora han detallado una técnica basada en catalizadores que puede duplicar la cantidad de dióxido de carbono convertido en etileno, un componente esencial del plástico más común del mundo, el polietileno.
"La conversión de CO 2 es muy importante para ayudar a compensar las emisiones que conducen al calentamiento global y otros procesos perjudiciales en el medio ambiente ", dijo Alexandrov, profesor asistente de ingeniería química y biomolecular.
El cobre se ha convertido en el principal candidato para catalizar reacciones químicas que convierten el dióxido de carbono en moléculas de polímero formadoras de plástico, lo que ocurre cuando se le aplica voltaje. Pero algunas configuraciones a base de cobre no han logrado convertir más del 15 por cientoCO 2 en etileno, un rendimiento demasiado pequeño para satisfacer las necesidades de la industria.
Entonces, los investigadores de la Universidad de Swansea en Gales decidieron tratar de recubrir el cobre con diferentes polímeros con la esperanza de aumentar esa eficiencia. Después de superponerlo con un polímero llamado poliacrilamida, descubrieron que la tasa de conversión de su espuma de cobre aumentó del 13 al 26 por ciento.
Alexandrov y el investigador postdoctoral Konstantin Klyukin realizaron simulaciones basadas en la mecánica cuántica en el Holland Computing Center de Nebraska para ayudar a explicar por qué la poliacrilamida logró superar a sus primos poliméricos. Descubrieron que la poliacrilamida rompe el CO 2 y lo vuelve a ensamblar en un par de compuestos de CO unidos, luego estabiliza esa nueva molécula a medida que impulsa más reacciones químicas, las que finalmente producen etileno.
"CO 2 es una molécula muy terca porque tiene enlaces dobles que son muy difíciles de romper ", dijo Alexandrov." Esa es la parte más difícil de tratar de convertirla en otra cosa. No quieres gastar demasiada energía convirtiéndola; de lo contrario, es una compensación que se vuelve ineficiente "
A pesar de que los investigadores buscan mejorar aún más esa eficiencia, dijo Alexandrov, tienen en mente un objetivo más amplio: convertir el CO 2 directamente en el polietileno que forma bolsas de plástico, contenedores y películas.
"Una de las cosas que quieren los experimentadores es pasar de sintetizar moléculas simples, como el etileno, a moléculas muy complicadas en una reacción por lotes", dijo Alexandrov. "Pones CO 2 catalizadores, y terminas con estructuras de polímeros que puedes vender en una tienda. Pero esas moléculas tienen estructuras muy complicadas. Este es un primer paso para entender cómo podemos crearlas ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Nebraska-Lincoln . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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