Cientistas convertem plástico em hidrogênio limpo com energia solar e ácido de baterias velhas

Pesquisadores desenvolveram uma técnica inovadora para converter resíduos plásticos em hidrogênio limpo, utilizando energia solar e ácido reaproveitado de baterias de carros antigos. O processo de upcycling circular ataca simultaneamente múltiplos fluxos de resíduos problemáticos, segundo os cientistas envolvidos no estudo.

A pesquisa, publicada na revista Joule, revelou um método capaz de transformar plásticos difíceis de reciclar em produtos químicos industriais valiosos e em combustível limpo. Em 2025, o mundo produziu mais de 440 milhões de toneladas de resíduos plásticos, mas menos de 10% foi efetivamente reciclado.

O grande desafio reside na enorme diversidade de plásticos utilizados no cotidiano, alguns dos quais exigem processos químicos altamente específicos para serem decompostos em seus blocos de construção químicos individuais. Na nova abordagem, os cientistas não apenas recuperaram os monômeros, mas fizeram o upcycling dos resíduos plásticos em outros produtos químicos de alto valor agregado.

O foco principal foi o hidrogênio, considerado uma fonte de combustível verde estratégica e um insumo industrial de primeira linha. O processo combina, em um único reator, a despolimerização do plástico e a geração de hidrogênio, algo inédito até então na literatura científica.

Os pesquisadores começaram pela etapa de despolimerização, focando no PET, plástico amplamente usado em embalagens de alimentos e bebidas. Amostras de garrafas plásticas foram moídas até se transformarem em pó fino e, em seguida, dissolvidas em ácido sulfúrico concentrado.

O aquecimento da mistura a 140°C hidrolisou o plástico, devolvendo-o a seus monômeros originais, o etileno glicol e o ácido tereftálico, ambos produtos químicos industriais valiosos. Em vez de utilizar ácido sulfúrico fresco, a equipe aproveitou o ácido residual de baterias de carros antigos, tornando todo o processo significativamente mais sustentável e barato.

O ácido tereftálico precipita convenientemente da reação, deixando uma mistura ácida rica em etileno glicol pronta para a próxima fase. A segunda etapa, que produz hidrogênio a partir do monômero de etileno glicol, geralmente requer condições alcalinas, o que representava um obstáculo técnico considerável.

A reação, alimentada pela luz solar, decompõe o etileno glicol em produtos químicos menores, mas os pesquisadores precisaram antes projetar um novo catalisador capaz de permanecer estável dentro do ácido da bateria. Os cientistas optaram por um sistema baseado em molibdênio metálico, adicionado diretamente à mistura reacional.

Quando exposto à luz, o catalisador oxida o etileno glicol e gera elétrons que convertem prótons em hidrogênio, ao mesmo tempo em que oxidam o etileno glicol em ácido acético. Este método inovador, segundo o portal Live Science, oferece uma porta de entrada sustentável para outras reações químicas correlatas de interesse industrial.

Em um estudo subsequente, os pesquisadores demonstraram como o novo processo pode ser empregado para hidrogenar substratos contendo nitrogênio, transformando-os em blocos de construção farmacêuticos importantes. O resultado foi a redução pela metade da pegada de carbono quando os plásticos são usados como matéria-prima para essa hidrogenação.

A equipe agora está adaptando o design da reação às necessidades da indústria, mirando aplicações em escala comercial. O próximo passo é testar o processo em um reator de fluxo, que converte continuamente os reagentes em produtos, em vez de produzir hidrogênio em lotes isolados.