Uno de los desafíos en la fabricación sostenible de plásticos es el simple hecho de que reciclar plástico es costoso y requiere muchos recursos. Como resultado, a menudo es mucho más barato producir plásticos de un solo uso, a pesar del riesgo ambiental a largo plazo que implican.
Pero eso puede cambiar pronto, gracias a una nueva técnica desarrollada en el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico. El nuevo método, que se publicó en la revista Science, utiliza catalizadores específicos que permiten que los plásticos se descompongan casi a temperatura ambiente, lo que reduce significativamente el costo.
“Este estudio apunta a una nueva solución práctica para cerrar el ciclo del carbono para los desechos plásticos que está más cerca de la implementación que muchas otras propuestas”, dijo la investigadora Johanne Lerceher en un comunicado de prensa sobre el nuevo proceso.
Baja temperatura y control de reacción
Por lo general, reciclar plásticos requiere “romper” o separar los enlaces resistentes y estables que también los hacen tan persistentes en el medio ambiente. Este paso de craqueo requiere altas temperaturas, lo que lo hace costoso y consume mucha energía.
La novedad aquí es combinar el paso de craqueo con un segundo paso de reacción que completa inmediatamente la conversión a un combustible líquido similar a la gasolina sin subproductos no deseados. El segundo paso de reacción despliega lo que se conoce como catalizadores de alquilación. Estos catalizadores proporcionan una reacción química utilizada actualmente por la industria del petróleo para mejorar el octanaje de la gasolina.
De manera crucial en el estudio actual, la reacción de alquilación sigue inmediatamente al paso de craqueo en un solo recipiente de reacción, cerca de la temperatura ambiente (70 grados C/158 grados F).
“El agrietamiento solo para romper los enlaces da como resultado que se forme otro de manera descontrolada, y eso es un problema en otros enfoques”, dijo Oliver Y. Gutiérrez, autor del estudio y químico del PNNL. Y agregó: “La fórmula secreta aquí es que cuando rompes un vínculo en nuestro sistema, inmediatamente creas otro de manera específica que te brinda el producto final que deseas. Ese es también el secreto que permite esta conversión a baja temperatura”.
En su estudio, el equipo de investigación, codirigido por científicos de la Universidad Técnica de Munich, Alemania, señaló desarrollos recientes separados de la industria del petróleo para comercializar la segunda parte del proceso informado aquí para el procesamiento de petróleo crudo.
“El hecho de que la industria haya implementado con éxito estos catalizadores de alquilación emergentes demuestra su naturaleza estable y robusta”, dijo Johannes Lercher, autor principal del estudio, director del Instituto de Catálisis Integrada de PNNL y profesor de química en TUM. “Este estudio apunta a una nueva solución práctica para cerrar el ciclo del carbono para los desechos plásticos que está más cerca de implementarse que muchas otras propuestas”.
En su estudio, los investigadores notan una limitación en sus hallazgos. El proceso funciona para productos de polietileno de baja densidad (LDPE, código de resina plástica n.° 4), como películas de plástico y botellas comprimibles, y productos de polipropileno (PP, código de resina plástica n.° 5) que normalmente no se recolectan en programas de reciclaje en la acera. en los Estados Unidos. El polietileno de alta densidad (HPDE, código de resina plástica n.º 2) requeriría un pretratamiento para permitir que el catalizador acceda a los enlaces que necesita romper.
Ver los residuos plásticos como combustible del futuro y nuevos productos
Los desechos plásticos a base de petróleo son un recurso sin explotar que puede servir como material de partida para materiales útiles y duraderos y para combustibles. Más de la mitad de los 360 millones de toneladas de plásticos producidos a nivel mundial cada año son los plásticos objeto de este estudio. Pero mirar una montaña de plástico y ver su valor requiere la mentalidad de un innovador, el ingenio de un químico y la comprensión realista de la economía involucrada. Estos científicos están tratando de cambiar la dinámica aplicando su experiencia en la ruptura eficiente de enlaces químicos.
“Para resolver el problema de los residuos plásticos persistentes, debemos llegar a un punto crítico en el que tenga más sentido recolectarlos y volver a usarlos que tratarlos como desechables”, dijo Lercher. “Hemos demostrado aquí que podemos hacer esa conversión rápidamente, en condiciones suaves, lo que proporciona uno de los incentivos para avanzar hacia ese punto de inflexión”.
Este estudio de investigación, publicado el 24 de febrero de 2023, fue apoyado por la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía.
