Cómo la humedad del aire podría ser clave para descomponer plásticos

Un grupo de químicos de la Universidad Northwestern, Estados Unidos, desarrollaron un método que permite descomponer los residuos plásticos aprovechando la humedad del aire. Describen este enfoque sin disolventes como una alternativa sostenible a los métodos actuales de reciclaje de envases de plástico.

La investigación empleó un catalizador de molibdeno y carbón activado, ambos materiales abundantes, económicos y no tóxicos para romper los enlaces del PET, que se encuentra comúnmente en los envases de alimentos y bebidas.

De acuerdo con los científicos, tecnología surgió de un trabajo anterior, que utilizaba el mismo catalizador, pero con gas hidrógeno. Lo que destaca de la actual investigación es que se aprovecha la humedad del aire para descomponer los plásticos, logrando un proceso excepcionalmente limpio y selectivo.

Al recuperar los monómeros, que son los componentes básicos del PET, se pueden reciclarlos o incluso reutilizar para obtener materiales más valiosos. Además, destacan que la mayoría de las tecnologías que existen hoy en día funden botellas de plástico y las reciclan para convertirlas en productos de menor calidad.

Reciclaje de plástico

El proceso desarrollado por el equipo de investigación consiste en añadir PET al catalizador y carbón activado, y aplicar calor a la mezcla. Los plásticos de poliéster son moléculas grandes con unidades repetidas unidas por enlaces químicos. En poco tiempo, los enlaces dentro del plástico se rompieron.

El siguiente paso es exponer el material al aire. Aprovechando las trazas de humedad presentes en el aire, el material se convierte en ácido tereftálico (TPA), un precursor muy valioso de los poliésteres.

Según Yosi Kratish, profesor asistente de investigación en la Universidad Northwestern y coautor del estudio, señala que el mayor desafío fue abordar las preocupaciones de seguridad relacionadas con el uso de gas explosivo.

Tras investigaciones adicionales, se descubrió que se puede sustituir el gas hidrógeno por humedad ambiental, lo que mejora significativamente la seguridad. Un resultado sorprendente fue que la velocidad de reacción también se aceleró considerablemente.

“Otro desafío importante fueron las limitaciones del equipo. Dado que trabajamos con un catalizador sólido heterogéneo, una masa fundida de polímero PET altamente viscosa y la humedad de la fase gaseosa, una mezcla eficaz en este sistema trifásico era crucial. A nuestra escala actual, hemos superado este desafío con éxito”, explica Kratish.

¿Cuáles son las principales ventajas?

Cuando se desecha de forma inadecuada, el plástico se acumula en vertederos o se degrada en microplásticos y nanoplásticos, que contaminan los cursos de agua y pueden suponer riesgos para el medio ambiente y la salud.

Según los científicos, los métodos actuales de reciclaje de plástico requieren temperaturas extremadamente altas, un alto consumo de energía y disolventes, lo que genera subproductos tóxicos.

Además, estos métodos suelen depender de catalizadores costosos, como el platino y el paladio. La separación de los materiales reciclados de los disolventes supone otro reto, que aumenta la complejidad y el coste del reciclaje.

Una ventaja clave de nuestro catalizador es su selectividad para polímeros como el PET. También puede despolimerizar eficazmente otros polímeros a base de poliéster, destaca Kratish.

Reciclaje avanzado: el proceso innovador y sustentable que impulsa la economía circular

Otra ventaja de este proceso es su rapidez y eficiencia. En tan solo cuatro horas, se recupera el 94 % del TPA potencial. Además, el único subproducto generado es acetaldehído, una valiosa sustancia química industrial fácil de eliminar. El catalizador es duradero y puede reutilizarse varias veces sin perder su eficacia.

En un futuro, los investigadores visualizan un sistema capaz de procesar residuos plásticos mixtos, como textiles que suelen contener múltiples fibras poliméricas.

Al personalizar los catalizadores para despolimerizar selectivamente un polímero a la vez, podemos reducir significativamente los pasos de purificación necesarios para obtener monómeros de grado alimenticio y para fibras, precisa Kratish.

“Este enfoque selectivo es crucial para que el reciclaje químico de residuos plásticos mixtos sea más eficiente y comercialmente viable”, agrega.

¿Qué pasará con el plástico en el futuro?

El equipo de investigación probó su proceso con materiales reales, como botellas de plástico, ropa y residuos plásticos mixtos. El método demostró la misma eficacia en diferentes muestras, descomponiendo plásticos coloreados en TPA puro e incoloro.

“Hemos desarrollado la capacidad de producir grandes cantidades del catalizador, pero ampliar la escala requiere la transición a equipos de procesamiento a mayor escala para demostrar su viabilidad. Buscamos activamente socios y financiación para facilitar esta transición”, afirma el co-autor de la investigación.

Para impulsar la comercialización, recientemente se fundó NylaNova, una empresa dedicada al desarrollo y escalamiento de nuestros innovadores procesos de reciclaje de plástico.

La compañía está enfocada en los procesos de reciclaje de nailon y PET, que funcionan de forma similar. Es decir, sin disolventes, en condiciones suaves, y el monómero se elimina y aísla durante la reacción.

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