Il polietilene tereftalato (PET), un importante poliestere termoplastico, ha una produzione globale annua superiore a 70 milioni di tonnellate ed è ampiamente utilizzato negli imballaggi alimentari di uso quotidiano, nei tessuti e in altri settori. Tuttavia, dietro questo enorme volume di produzione, circa l'80% dei rifiuti di PET viene scartato o smaltito indiscriminatamente in discarica, causando un grave inquinamento ambientale e comportando lo spreco di ingenti risorse di carbonio. Come ottenere il riciclo dei rifiuti di PET è diventata una sfida critica che richiede innovazioni per lo sviluppo sostenibile globale.
Tra le tecnologie di riciclo esistenti, la tecnologia del fotoreforming ha suscitato notevole attenzione grazie alle sue caratteristiche ecologiche e delicate. Questa tecnica utilizza l'energia solare pulita e non inquinante come forza motrice, generando specie redox attive in situ a temperatura e pressione ambiente per facilitare la conversione e la valorizzazione dei rifiuti plastici. Tuttavia, i prodotti degli attuali processi di fotoreforming sono per lo più limitati a semplici composti contenenti ossigeno come l'acido formico e l'acido glicolico.
Recentemente, un team di ricerca del Centro per la Conversione e la Sintesi Fotochimica di un istituto cinese ha proposto di utilizzare PET di scarto e ammoniaca come fonti rispettivamente di carbonio e azoto per produrre formammide tramite una reazione di accoppiamento fotocatalitico CN. A tal fine, i ricercatori hanno progettato un fotocatalizzatore Pt1Au/TiO2. In questo catalizzatore, i siti di Pt a singolo atomo catturano selettivamente gli elettroni fotogenerati, mentre le nanoparticelle di Au catturano le lacune fotogenerate, migliorando significativamente l'efficienza di separazione e trasferimento delle coppie elettrone-lacuna fotogenerate, potenziando così l'attività fotocatalitica. Il tasso di produzione di formammide ha raggiunto circa 7,1 mmol gcat⁻¹ h⁻¹. Esperimenti come la spettroscopia infrarossa in situ e la risonanza paramagnetica elettronica hanno rivelato un percorso di reazione mediato da radicali: le lacune fotogenerate ossidano simultaneamente glicole etilenico e ammoniaca, generando intermedi aldeidici e radicali amminici (·NH₂), che subiscono l'accoppiamento CN per formare infine formammide. Questo lavoro non solo apre la strada a un nuovo percorso per la conversione ad alto valore dei rifiuti di plastica, arricchendo la gamma di prodotti di miglioramento del PET, ma fornisce anche una strategia sintetica più ecologica, economica e promettente per la produzione di importanti composti contenenti azoto, come prodotti farmaceutici e pesticidi.
I risultati della ricerca correlata sono stati pubblicati su Angewandte Chemie International Edition con il titolo "Sintesi fotocatalitica di formammide da rifiuti plastici e ammoniaca tramite costruzione di legami CN in condizioni blande". La ricerca ha ricevuto finanziamenti da progetti sostenuti dalla National Natural Science Foundation of China e dal Joint Laboratory Fund for Novel Materials tra l'Accademia cinese delle scienze e l'Università di Hong Kong, tra le altre fonti.
Data di pubblicazione: 26 settembre 2025