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Investigadores descomponen y reconstruyen envases de PET y PP mediante un nuevo proceso químico
El proceso descompone eficazmente los polímeros en sus precursores químicos básicos, allanando el camino para un enfoque más sostenible para los desechos plásticos. Es particularmente adecuado para el manejo del polietileno, presente en bolsas de plástico de un solo uso, y del polipropileno, utilizado en plásticos duros como platos y maletas para microondas. Este nuevo método también degrada de manera eficiente las mezclas de estos plásticos.
La ampliación de este proceso podría revolucionar el reciclaje de plástico al convertir los desechos nuevamente en monómeros para la producción de nuevos plásticos, lo que reduciría significativamente la necesidad de combustibles fósiles. Aunque el tereftalato de polietileno (PET) fue diseñado en la década de 1980 para reciclarlo, su volumen es pequeño en comparación con el polietileno y el polipropileno, que dominan el flujo de desechos plásticos.
John Hartwig, profesor de química de la Universidad de California en Berkeley que dirige la investigación, explicó: "Ahora podemos devolver el polietileno y el polipropileno a sus monómeros originales mediante reacciones químicas que rompen los enlaces estables carbono-carbono. Esto nos acerca a lograr la misma eficiencia de reciclaje para las poliolefinas que tenemos para los poliésteres en las botellas de agua".
Los detalles del proceso catalítico fueron publicados el 29 de agosto en la revista CienciaEl nuevo método reemplaza los costosos catalizadores metálicos solubles por catalizadores sólidos rentables que se utilizan habitualmente en procesos de flujo continuo. Estos catalizadores sólidos mejoran la escalabilidad del proceso.
El estudiante de posgrado Richard J. “RJ” Conk, en colaboración con el ingeniero químico Alexis Bell, desarrolló un catalizador que utiliza sodio sobre alúmina, que rompe eficazmente las cadenas de poliolefina, y óxido de tungsteno sobre sílice, que reacciona con el etileno para formar propileno. Este proceso, conocido como metátesis de olefinas, convierte eficazmente toda la cadena de polímeros en propileno o en una mezcla de propileno e isobutileno, un compuesto utilizado para fabricar polímeros y aditivos de gasolina de alto octanaje.
El catalizador de tungsteno resultó incluso más eficaz que el de sodio, ofreciendo una alta eficiencia en la descomposición de las cadenas de polipropileno. “Esta combinación de óxido de tungsteno y sodio sobre alúmina supera a los catalizadores más complejos y costosos en la producción de propileno e isobutileno”, señaló Hartwig.
Los nuevos catalizadores evitan la necesidad de eliminar hidrógeno para formar enlaces dobles carbono-carbono, una característica complicada de los procesos anteriores. En cambio, rompen las largas cadenas de carbono de manera más efectiva, convirtiéndolas en valiosos monómeros. El proceso logró una eficiencia de casi el 90% en la conversión de polietileno y polipropileno en gases a temperatura ambiente.
A pesar de los desafíos que plantean los contaminantes como el PET y el PVC, que pueden reducir la eficiencia, el proceso sigue siendo prometedor gracias a los métodos de reciclaje existentes que separan los distintos plásticos.
Hartwig destacó la importancia de abordar el reciclaje de plásticos difíciles de reciclar. “Si bien rediseñar los plásticos para que sean más reciclables es lo ideal, los métodos actuales aún pueden tener un impacto significativo. Nuestro trabajo muestra el potencial de las aplicaciones comerciales de esta tecnología”, afirmó.
La investigación fue apoyada por el Departamento de Energía (DE-AC02-05CH11231) y coescrita por estudiantes de posgrado de UC Berkeley e investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.