Reciclagem química de resíduos de sílica, vidro, alumínio e pilhas para produção de sílicas mesoporosas impregnadas com metais aplicadas na síntese verde de 1,4-dihidropiridinas

Abstract

Os maus hábitos em gestão de resíduos e o esgotamento dos recursos naturais são, atualmente, uma fonte de preocupação para o futuro da humanidade. Uma das formas de combater esses efeitos é por meio do desenvolvimento de novas técnicas e materiais obtidos a partir da reciclagem de resíduos. Para este fim, o presente trabalho teve como foco o desenvolvimento de experimentos de reciclagem química de vidro, alumínio, sílica gel e pilhas alcalinas tipo zinco/carbono, coletados em vários locais, incluindo lixeiras de reciclagem pública, resíduos sólidos domésticos e de laboratório. Os materiais foram processados com sucesso e convertidos em sílica mesoporosa tipo SBA-15, que foram impregnadas com alumínio e zinco/manganês provenientes do processamento dos resíduos, que resultou na produção de novos materiais totalmente reciclados. Os materiais sintetizados possuem alta área específica, ultrapassando a marca de 1100 m2.g-1, enquanto a impregnação com metais adicionou sítios ácidos fortes ao material que apresentaram atividade catalítica na síntese multicomponentes de 1,4-Dihidropiridinas. O material Al-SBA-15 promoveu a síntese com rendimentos reacionais superiores a 90% em tempos reacionais inferiores a 30 minutos, fazendo uso de condições reacionais verdes. Além disso, o catalisador Zn/Mn-SBA-15 apresentou absorção de luz na região do ultravioleta, que o torna um potencial fotocatalisador com produção de baixo custo. A metodologia de reciclagem proposta se provou uma maneira efetiva de produzir materiais de importância tecnológica com custo acessível que podem ser aplicados para o desenvolvimento das práticas de química verde no contexto da síntese orgânica e da catálise heterogênea.

Abstract: Bad habits in waste management and the constant depletion of natural resources are now a cause for concern for the future of humanity. One way to tackle these behaviors is to develop new techniques and materials derived from waste recycling. To this end, the present work focused on the development of chemical recycling experiments for glass, aluminum, silica gel, and zinc/carbon alkaline batteries collected from various locations, including public recycling garbage cans, household and laboratory wastes. The materials were successfully processed and converted into SBA-15 type mesoporous silica impregnated with aluminum and zinc/manganese from waste processing, resulting in the production of new, fully recycled materials. The synthesized materials have a high specific area, reaching figures above 1100 m2.g-1, while impregnation with metals added strong acid sites to the material, which showed catalytic activity in multicomponent synthesis of 1,4-dihydropyridines. The Al-SBA-15 material promoted the synthesis with a reaction yield of more than 90% in a reaction time of less than 30 min under green reaction conditions. Moreover, the Zn/Mn-SBA-15 catalyst showed absorption of ultraviolet light, making it a potential photocatalyst with lower production costs. The proposed recycling methods proved to be an effective way to produce materials of technological importance at an affordable cost, which can be used for the development of green chemistry techniques in organic synthesis and heterogeneous catalysis.