Formamida: Un instituto de investigación propón a fotorreforma de plástico PET residual para producir formamida

O tereftalato de polietileno (PET), como un importante poliéster termoplástico, ten unha produción mundial anual que supera os 70 millóns de toneladas e utilízase amplamente en envases de alimentos, téxtiles e outros campos. Non obstante, detrás deste volume de produción masiva, aproximadamente o 80 % dos residuos de PET descártanse ou aliméntanse en vertedoiros indiscriminadamente, o que provoca unha grave contaminación ambiental e leva ao desperdicio de importantes recursos de carbono. Como lograr a reciclaxe dos residuos de PET converteuse nun desafío fundamental que require avances para o desenvolvemento sostible global.

Entre as tecnoloxías de reciclaxe existentes, a tecnoloxía de fotorreforma atraeu unha atención significativa debido ás súas características ecolóxicas e respectuosas co medio ambiente. Esta técnica utiliza enerxía solar limpa e non contaminante como forza motriz, xerando especies redox activas in situ a temperatura e presión ambiente para facilitar a conversión e a valorización dos plásticos residuais. Non obstante, os produtos dos procesos de fotorreforma actuais limítanse principalmente a compostos simples que conteñen osíxeno, como o ácido fórmico e o ácido glicólico.

Recentemente, un equipo de investigación do Centro de Conversión e Síntese Fotoquímica dun instituto da China propuxo usar PET residual e amoníaco como fontes de carbono e nitróxeno, respectivamente, para producir formamida mediante unha reacción de acoplamento CN fotocatalítico. Con este fin, os investigadores deseñaron un fotocatalizador Pt1Au/TiO2. Neste catalizador, os sitios de Pt dun só átomo capturan selectivamente electróns fotoxerados, mentres que as nanopartículas de Au capturan os buratos fotoxerados, mellorando significativamente a eficiencia de separación e transferencia dos pares electrón-burato fotoxerados, aumentando así a actividade fotocatalítica. A taxa de produción de formamida alcanzou aproximadamente 7,1 mmol gcat⁻¹ h⁻¹. Experimentos como a espectroscopia infravermella in situ e a resonancia paramagnética electrónica revelaron unha vía de reacción mediada por radicais: os buratos fotoxerados oxidan simultaneamente o etilenglicol e o amoníaco, xerando intermediarios de aldehído e radicais amino (·NH₂), que sofren un acoplamento CN para formar finalmente formamida. Este traballo non só abre unha nova vía para a conversión de alto valor de plásticos residuais, enriquecendo o espectro de produtos de mellora do PET, senón que tamén proporciona unha estratexia sintética máis ecolóxica, económica e prometedora para a produción de importantes compostos que conteñen nitróxeno, como produtos farmacéuticos e pesticidas.

Os resultados da investigación relacionada publicáronse en Angewandte Chemie International Edition co título “Síntese fotocatalítica de formamida a partir de residuos plásticos e amoníaco mediante a construción de enlaces CN en condicións suaves”. A investigación recibiu financiamento de proxectos apoiados pola Fundación Nacional de Ciencias Naturais da China, o Fondo de Laboratorio Conxunto para Novos Materiais entre a Academia Chinesa de Ciencias e a Universidade de Hong Kong, entre outras fontes.