Una serie de espejos y prismas desvían y enfocan los rayos láser para realizar la reacción. Crédito de la imagen: Universidad de Texas en Austin.
Un equipo de científicos ha logrado crear una tecnología láser para descomponer el plástico sólido en componentes valiosos, proporcionando un nuevo enfoque sostenible para abordar la contaminación plástica global.
Un equipo de investigación global, dirigido por ingenieros de Texas, ha desarrollado con éxito un método basado en láser para descomponer moléculas de plásticos y otros materiales en sus componentes básicos para su futura reutilización.
El descubrimiento, que implica colocar estos materiales sobre materiales bidimensionales llamados dicalcogenuros de metales de transición y luego encenderlos, tiene el potencial de mejorar la forma en que eliminamos los plásticos que son casi imposibles de degradar con las tecnologías actuales.
«Aprovechando estas reacciones únicas, podemos explorar nuevas vías para convertir los contaminantes ambientales en sustancias químicas valiosas y reutilizables, contribuyendo al desarrollo de una economía más sostenible», afirmó Yuping Zheng, profesor Walker de Ingeniería Mecánica en la Escuela de Ingeniería Mecánica Cockrell. Ingeniería y uno de los líderes del proyecto. Y de forma circular”. «Este descubrimiento tiene implicaciones importantes para abordar los desafíos ambientales y desarrollar el campo de la química verde».
La investigación fue publicada recientemente en Comunicaciones de la naturalezaEl equipo incluye investigadores de Universidad de California, BerkeleyUniversidad de Tohoku en Japón, Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, Universidad de Baylor y Universidad Estatal de Pensilvania.
Abordar la contaminación plástica
La contaminación plástica se ha convertido en una crisis ambiental global, con millones de toneladas de desechos plásticos acumulándose cada año en vertederos y océanos. Los métodos tradicionales de degradación del plástico suelen consumir mucha energía, ser perjudiciales para el medio ambiente e ineficientes. Los investigadores prevén utilizar este nuevo descubrimiento para desarrollar técnicas efectivas de reciclaje de plástico para reducir la contaminación.
El profesor Yuping Cheng y el estudiante de posgrado Siyuan Huang. Imagen: Universidad de Texas en Austin
Los investigadores utilizaron luz de baja energía para romper el enlace químico del plástico y crear nuevos enlaces químicos que convierten el material en puntos luminosos de carbono. Los nanomateriales a base de carbono tienen una gran demanda debido a sus capacidades versátiles, y estos puntos podrían usarse como dispositivos de almacenamiento de memoria en computadoras de próxima generación.
«Es emocionante tomar plástico que tal vez nunca se degrade por sí solo y convertirlo en algo útil para muchas industrias diferentes», dijo Jingang Li, estudiante postdoctoral en UC Berkeley que comenzó la investigación en la Universidad de Texas.
Potencial para aplicaciones más amplias
La reacción específica se llama activación CH, donde los enlaces carbono-hidrógeno en la molécula orgánica se rompen selectivamente y se convierten en un nuevo enlace químico. En esta investigación, los materiales 2D catalizaron esta reacción que convirtió las moléculas de hidrógeno en gas. Esto allanó el camino para que las moléculas de carbono se unieran entre sí para formar puntos de almacenamiento de información.
Se necesita más investigación y desarrollo para mejorar el proceso de activación del metano por luz y ampliarlo para aplicaciones industriales. Sin embargo, este estudio representa un importante paso adelante en la búsqueda de soluciones sostenibles para la gestión de residuos plásticos.
El proceso de activación de CH impulsado por la luz demostrado en este estudio se puede aplicar a muchos compuestos orgánicos de cadena larga, incluido el polietileno y los tensioactivos comúnmente utilizados en sistemas de nanomateriales.
Referencia: “Activación C – H impulsada por luz mediada por dichoslcogenuros de metales de transición 2D” por Jingang Li, Di Zhang, Zhongyuan Guo, Zhihan Chen, Xi Jiang, Jonathan M. Larson, Haoyue Zhu, Tianyi Zhang, Yuqian Gu, Brian W. Blankenship, Min Chen, Zilong Wu, Suichu Huang y Robert Kostecki Andrew M. Minor, Costas P. Grigoropoulos, Deji Akinwande, Mauricio Terrones, Joan M. Redwing, Hao Li y Yuebing Zheng, 2 de julio de 2024. Comunicaciones de la naturaleza.
DOI: 10.1038/s41467-024-49783-z
La investigación fue financiada por varias instituciones, entre ellas Institutos Nacionales de SaludFundación Nacional de Ciencias, Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia, Fundación Hirose y Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China.
El equipo de investigación incluye a Deji Akinwande y Yuqian Guo del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de Texas; Qi Han Chen, Zilong Wu y Suizhou Huang del Programa de Ingeniería y Ciencia de Materiales de la Universidad de Texas; Hao Li, De Zhang y Zhongyuan Guo de la Universidad de Tohoku, Japón; Brian Blankenship, Min Chen y Costas B. Gregoropoulos de la Universidad de California, Berkeley; Shi Jiang, Robert Kostecki y Andrew M. Menor del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley; y Jonatán M. Larson de la Universidad de Baylor; Haoyu Zhou, Tianyi Zhang, Mauricio Terrones y Guan M. Redwing de la Universidad Estatal de Pensilvania.
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