Uno de los desafĂos en la fabricaciĂłn 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 tĂ©cnica desarrollada en el Laboratorio Nacional del Noroeste del PacĂfico. El nuevo mĂ©todo, que se publicĂł en la revista Science, utiliza catalizadores especĂficos 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 reacciĂłn
Por lo general, reciclar plásticos requiere “romper” o separar los enlaces resistentes y estables que tambiĂ©n los hacen tan persistentes en el medio ambiente. Este paso de craqueo requiere altas temperaturas, lo que lo hace costoso y consume mucha energĂa.
La novedad aquĂ es combinar el paso de craqueo con un segundo paso de reacciĂłn que completa inmediatamente la conversiĂłn a un combustible lĂquido similar a la gasolina sin subproductos no deseados. El segundo paso de reacciĂłn despliega lo que se conoce como catalizadores de alquilaciĂłn. Estos catalizadores proporcionan una reacciĂłn quĂmica utilizada actualmente por la industria del petrĂłleo para mejorar el octanaje de la gasolina.
De manera crucial en el estudio actual, la reacciĂłn de alquilaciĂłn sigue inmediatamente al paso de craqueo en un solo recipiente de reacciĂłn, 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. GutiĂ©rrez, autor del estudio y quĂmico del PNNL. Y agregĂł: “La fĂłrmula secreta aquĂ es que cuando rompes un vĂnculo en nuestro sistema, inmediatamente creas otro de manera especĂfica que te brinda el producto final que deseas. Ese es tambiĂ©n el secreto que permite esta conversiĂłn a baja temperatura”.
En su estudio, el equipo de investigaciĂłn, codirigido por cientĂficos de la Universidad TĂ©cnica de Munich, Alemania, señalĂł desarrollos recientes separados de la industria del petrĂłleo para comercializar la segunda parte del proceso informado aquĂ para el procesamiento de petrĂłleo crudo.
“El hecho de que la industria haya implementado con Ă©xito estos catalizadores de alquilaciĂłn 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 quĂmica en TUM. “Este estudio apunta a una nueva soluciĂłn 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 limitaciĂłn en sus hallazgos. El proceso funciona para productos de polietileno de baja densidad (LDPE, cĂłdigo de resina plástica n.° 4), como pelĂculas de plástico y botellas comprimibles, y productos de polipropileno (PP, cĂłdigo 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, cĂłdigo de resina plástica n.Âş 2) requerirĂa 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 petrĂłleo son un recurso sin explotar que puede servir como material de partida para materiales Ăştiles 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 quĂmico y la comprensiĂłn realista de la economĂa involucrada. Estos cientĂficos están tratando de cambiar la dinámica aplicando su experiencia en la ruptura eficiente de enlaces quĂmicos.
“Para resolver el problema de los residuos plásticos persistentes, debemos llegar a un punto crĂtico en el que tenga más sentido recolectarlos y volver a usarlos que tratarlos como desechables”, dijo Lercher. “Hemos demostrado aquĂ que podemos hacer esa conversiĂłn rápidamente, en condiciones suaves, lo que proporciona uno de los incentivos para avanzar hacia ese punto de inflexiĂłn”.
Este estudio de investigaciĂłn, publicado el 24 de febrero de 2023, fue apoyado por la Oficina de Ciencias del Departamento de EnergĂa.