Los investigadores han desarrollado un método eficiente y de bajo consumo energético para reciclar los desechos plásticos de polietileno, un polímero que se encuentra en aproximadamente un tercio de todos los plásticos producidos, con un valor global de alrededor de 200.000 millones de dólares al año (unos 168.000 millones de euros), en moléculas valiosas que pueden reutilizarse para su uso posterior, según publican en la revista 'Science'.
Susannah Scott y Mahdi Abu-Omar, de la Universidad de California en Santa Bárbara, han desarrollado un método catalítico de baja temperatura de un solo recipiente que recicla el polietileno en moléculas alquilaromáticas de alto valor que son las base de muchos productos químicos industriales y de consumo.
Agregar valor a lo que de otro modo se convertiría en basura podría hacer que el reciclaje de desechos plásticos sea una actividad más atractiva y práctica con un resultado beneficioso para el medio ambiente.
"Aquí hay una solución potencial", avanza Scott quien explica que este trabajo es uno en una lista creciente de posibles medidas que se pueden tomar para convertir la economía lineal y derrochadora del plástico en una más sostenible y circular. "Es una demostración de lo que se puede hacer", añade.
"Hay muchas cosas positivas sobre los plásticos que debemos tener en cuenta --reconoce Scott, profesor de química e ingeniería química en UC Santa Bárbara, que ocupa la cátedra UCSB Mellichamp en Procesamiento Catalítico Sostenible--. Al mismo tiempo, nos damos cuenta de que existe un problema del final de la vida realmente grave que es una consecuencia no deseada".
La propiedad que hace que los plásticos sean tan útiles es también lo que los hace tan persistentes, explican los investigadores. Es su inercia química: generalmente no reaccionan a otros componentes de su entorno. Las tuberías de plástico no se oxidan ni se filtran en el suministro de agua, las botellas de plástico pueden almacenar productos químicos cáusticos y los revestimientos de plástico pueden resistir altas temperaturas.
"Puedes poner una de estas tuberías en el suelo y cien años después puedes desenterrarla y es exactamente la misma tubería y mantiene el agua completamente segura", recuerda Scott. Pero esta cualidad de inercia es la que hace que los plásticos se descompongan con mucha lentitud de forma natural y que requieran mucha energía para hacerlo artificialmente.
"Están hechos con enlaces carbono-carbono y carbono-hidrógeno, y son muy difíciles de reciclar químicamente", explica el profesor de ingeniería química Abu-Omar, que se especializa en catálisis energética y ocupa la cátedra UCSB Mellichamp en Química Verde.
Aunque se ha invertido mucho esfuerzo de investigación en aprender cómo reducir los plásticos a sus componentes básicos con fines de sostenibilidad, el coste de la energía "ha asolado el campo durante mucho tiempo", dicen investigadores.
"Por otro lado, si pudiéramos convertir directamente los polímeros en estas moléculas de mayor valor y eliminar por completo el paso de alta energía de volver a estas moléculas de bloque de construcción, entonces tendremos un proceso de alto valor con una huella energética baja ", apunta Scott.
Esa línea de pensamiento innovadora produjo un nuevo método catalítico en tándem que no solo crea moléculas alquilaromáticas de alto valor directamente a partir de plástico de polietileno de desecho, sino que lo hace de manera eficiente, a bajo costo y con un bajo requerimiento de energía.
"Redujimos la temperatura de la transformación en cientos de grados", apunta Scott. Los métodos convencionales, según el documento, requieren temperaturas entre 500 y 1000 ° C para romper las cadenas de poliolefinas en pequeños trozos y volver a ensamblarlos en una mezcla producto de gas, líquido y coque, mientras que la temperatura óptima para este proceso catalítico ronda en el vecindario de 300 ° C.
La condición de reacción relativamente suave ayuda a descomponer los polímeros de una manera más selectiva en una mayoría de moléculas más grandes dentro de un rango de lubricante, explicaron los investigadores. "Y simplificamos la cantidad de pasos en el proceso porque no estamos haciendo múltiples transformaciones", añade.
Además, el proceso no requiere solvente ni hidrógeno agregado, solo un catalizador de platino sobre alúmina (Pt / Al2O3) para una reacción en tándem que rompe esos duros enlaces carbono-carbono y reordena el "esqueleto" molecular del polímero para formar estructuras con esos anillos característicos de seis lados: moléculas alquilaromáticas de alto valor que encuentran un uso generalizado en solventes, pinturas, lubricantes, detergentes, productos farmacéuticos y muchos otros productos industriales y de consumo.
"Es difícil formar moléculas aromáticas a partir de pequeños hidrocarburos --añade el autor principal del artículo, Fan Zhang--. Aquí, durante la formación de aromáticos a partir de poliolefinas, el hidrógeno se forma como un subproducto y se utiliza para cortar las cadenas de polímero para hacer que todo el proceso sea favorable. Como resultado, obtenemos alquilaromáticos de cadena larga, y ese es el resultado fascinante".
Este método representa una nueva dirección en el ciclo de vida de los plásticos, una en la que los polímeros de desecho podrían convertirse en materias primas valiosas en lugar de terminar en vertederos, o peor aún, en vías fluviales y otros hábitats sensibles.
"Este es un ejemplo de tener un segundo uso, en el que podríamos fabricar estas materias primas de manera más eficiente y con un mejor impacto ambiental que hacerlo a partir del petróleo", apostilla Abu-Omar.
No obstante, aún se deben realizar investigaciones para ver dónde y cómo esta tecnología sería más efectiva, pero es una estrategia que podría ayudar a mitigar la acumulación de desechos plásticos, recuperar su valor y quizás reducir nuestra dependencia del petróleo del que provienen los plásticos.
