Il polietilene tereftalato (PET), un importante poliestere termoplastico, ha una produzione globale annua che supera i 70 milioni di tonnellate ed è ampiamente utilizzato negli imballaggi alimentari di uso quotidiano, nel settore tessile e in altri campi. Tuttavia, a fronte di questo enorme volume di produzione, circa l'80% dei rifiuti di PET viene smaltito indiscriminatamente in discarica, causando un grave inquinamento ambientale e lo spreco di ingenti risorse di carbonio. Riciclare i rifiuti di PET è diventata una sfida cruciale che richiede soluzioni innovative per lo sviluppo sostenibile globale.
Tra le tecnologie di riciclaggio esistenti, la fotoriforma ha riscosso notevole interesse grazie alle sue caratteristiche ecocompatibili 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 fotoriforma sono per lo più limitati a semplici composti contenenti ossigeno, come l'acido formico e l'acido glicolico.
Recentemente, un gruppo di ricerca del Centro per la Conversione e la Sintesi Fotochimica di un istituto in Cina ha proposto di utilizzare PET di scarto e ammoniaca come fonti di carbonio e azoto, rispettivamente, per produrre formammide tramite una reazione di accoppiamento CN fotocatalitico. 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, incrementando 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 l'etilenglicole e l'ammoniaca, generando intermedi aldeidici e radicali amminici (·NH₂), che subiscono un accoppiamento CN per formare infine formammide. Questo lavoro non solo apre una nuova strada per la conversione ad alto valore aggiunto dei rifiuti plastici, arricchendo la gamma di prodotti di riciclo del PET, ma fornisce anche una strategia di sintesi più ecologica, economica e promettente per la produzione di importanti composti azotati come farmaci e pesticidi.
I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Angewandte Chemie International Edition con il titolo "Sintesi fotocatalitica di formammide da rifiuti plastici e ammoniaca tramite la formazione di legami CN in condizioni blande". La ricerca ha ricevuto finanziamenti da progetti sostenuti dalla National Natural Science Foundation of China, 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