Katalis Unik untuk Menghancurkan Plastik Membuka Jalan untuk Daur Ulang Plastik

Teknologi daur ulang plastik sedang dikembangkan oleh katalis yang baru-baru ini dikembangkan untuk memecah plastik. Sebuah tim ilmuwan yang dipimpin oleh ilmuwan Ames Laboratory menemukan katalis anorganik prosesi pertama pada tahun 2020 untuk mendekonstruksi plastik poliolefin menjadi molekul yang dapat digunakan untuk menciptakan produk yang lebih berharga. Tim sekarang telah mengembangkan dan memvalidasi strategi untuk mempercepat transformasi tanpa mengorbankan produk yang diinginkan.
IMAGES
Katalis awalnya dirancang oleh Wenyu Huang, seorang ilmuwan di Ames Laboratory. Ini terdiri dari partikel platinum yang didukung pada inti silika padat dan dikelilingi oleh cangkang silika dengan pori-pori seragam yang menyediakan akses ke situs katalitik. Jumlah total platina yang dibutuhkan cukup kecil, yang penting karena biaya platina yang tinggi dan persediaan yang terbatas. Selama percobaan dekonstruksi, rantai polimer panjang masuk ke dalam pori-pori dan menghubungi situs katalitik, dan kemudian rantai dipecah menjadi potongan-potongan berukuran lebih kecil yang bukan lagi bahan plastik (lihat gambar di atas untuk lebih jelasnya). Menurut Aaron Sadow, seorang ilmuwan di Ames Lab dan direktur Institute for Cooperative Upcycling of Plastics (iCOUP) , tim membuat tiga variasi katalis. Setiap variasi memiliki inti berukuran identik dan cangkang berpori, tetapi diameter partikel platinum bervariasi, dari 1,7 hingga 2,9 hingga 5,0 nm. Para peneliti berhipotesis bahwa perbedaan ukuran partikel platinum akan mempengaruhi panjang rantai produk, jadi partikel platinum yang besar akan membuat rantai yang lebih panjang dan yang kecil akan membuat rantai yang lebih pendek. Namun, tim menemukan bahwa panjang rantai produk memiliki ukuran yang sama untuk ketiga katalis. “Dalam literatur, selektivitas untuk reaksi pemutusan ikatan karbon-karbon biasanya bervariasi dengan ukuran nanopartikel platinum. Dengan menempatkan platina di dasar pori-pori, kami melihat sesuatu yang cukup unik,” kata Sadow. Sebaliknya, tingkat di mana rantai dipecah menjadi molekul yang lebih kecil berbeda untuk ketiga katalis. Partikel platinum yang lebih besar bereaksi dengan rantai polimer panjang lebih lambat sedangkan yang lebih kecil bereaksi lebih cepat. Tingkat peningkatan ini bisa dihasilkan dari persentase yang lebih tinggi dari tepi dan sudut situs platinum pada permukaan nanopartikel yang lebih kecil. Situs-situs ini lebih aktif dalam memutus rantai polimer daripada platinum yang terletak di permukaan partikel. Menurut Sadow, hasil ini penting karena menunjukkan bahwa aktivitas dapat disesuaikan secara independen dari selektivitas dalam reaksi ini. “Sekarang, kami yakin bahwa kami dapat membuat katalis yang lebih aktif yang akan mengunyah polimer lebih cepat, sambil menggunakan parameter struktural katalis untuk menentukan panjang rantai produk tertentu,” katanya. Huang menjelaskan bahwa jenis reaktivitas molekul yang lebih besar dalam katalis berpori pada umumnya tidak banyak dipelajari. Jadi, penelitian ini penting untuk memahami ilmu dasar serta bagaimana kinerjanya untuk mendaur ulang plastik. “Kami benar-benar perlu memahami sistem lebih jauh karena kami masih mempelajari hal-hal baru setiap hari. Kami sedang menjajaki parameter lain yang dapat kami sesuaikan untuk lebih meningkatkan laju produksi dan menggeser distribusi produk, ”kata Huang. “Jadi ada banyak hal baru dalam daftar kami yang menunggu untuk kami temukan.”