Aunque muchos estadounidenses depositan su basura plástica en los contenedores apropiados cada semana, muchos de esos materiales, incluidas películas flexibles, materiales multicapa y una gran cantidad de plásticos de colores, no son reciclables mediante los métodos convencionales de reciclaje mecánico.
por Jason Daley, Universidad de Wisconsin-Madison
Al final, solo alrededor del 9% del plástico en los Estados Unidos se reutiliza, a menudo en productos de bajo valor. Sin embargo, con una nueva técnica, los ingenieros químicos de la Universidad de Wisconsin-Madison están convirtiendo desechos plásticos de bajo valor en productos de alto valor.
El nuevo método, descrito en la revista Science , podría aumentar los incentivos económicos para el reciclaje de plástico y abrir una puerta al reciclaje de nuevos tipos de plástico. Los investigadores estiman que sus métodos también podrían reducir las emisiones de gases de efecto invernadero de la producción convencional de estos productos químicos industriales en aproximadamente un 60 %.
La nueva técnica se basa en un par de técnicas de procesamiento químico existentes. El primero es la pirólisis, en la que los plásticos se calientan a altas temperaturas en un ambiente libre de oxígeno.
El resultado es el aceite de pirólisis, una mezcla líquida de varios compuestos. El aceite de pirólisis contiene grandes cantidades de olefinas, una clase de hidrocarburos simples que son un componente central de los productos químicos y polímeros actuales, incluidos varios tipos de poliésteres, tensioactivos, alcoholes y ácidos carboxílicos.
En los procesos actuales que consumen mucha energía, como el craqueo al vapor, los fabricantes de productos químicos producen olefinas sometiendo el petróleo a calor y presión extremadamente altos. En este nuevo proceso, el equipo de la Universidad de Wisconsin-Madison recupera olefinas del aceite de pirólisis y las utiliza en un proceso químico mucho menos intensivo en energía llamado catálisis de hidroformilación homogénea. Este proceso convierte las olefinas en aldehídos, que luego pueden reducirse aún más en importantes alcoholes industriales.
«Estos productos se pueden usar para fabricar una amplia gama de materiales de mayor valor», dice George Huber, profesor de ingeniería química y biológica que dirigió el trabajo junto con el investigador postdoctoral Houqian Li y Ph.D. estudiante Jiayang Wu.
Estos materiales de mayor valor incluyen ingredientes utilizados para fabricar jabones y limpiadores, así como otros polímeros más útiles.
«Estamos realmente entusiasmados con las implicaciones de esta tecnología», dice Huber, quien también dirige el Centro para el Reciclaje Químico de Residuos Plásticos. «Es una tecnología de plataforma para mejorar los desechos plásticos mediante la química de hidroformilación».
La industria del reciclaje podría adoptar el proceso pronto; en los últimos años, al menos 10 grandes empresas químicas han construido o anunciado planes de instalaciones para producir aceites de pirólisis a partir de residuos plásticos. Muchos de ellos pasan el aceite de pirólisis a través de craqueadores de vapor para producir compuestos de bajo valor. La nueva técnica de reciclaje químico podría proporcionar una forma más sostenible y lucrativa de usar esos aceites.
«Actualmente, estas empresas no tienen un enfoque realmente bueno para mejorar el aceite de pirólisis», dice Li. «En este caso, podemos obtener alcoholes de alto valor por un valor de $1200 a $6000 por tonelada a partir de plásticos de desecho, que solo valen alrededor de $100 por tonelada. Además, este proceso utiliza tecnología y técnicas existentes. Es relativamente fácil de ampliar».
El estudio fue un esfuerzo de colaboración entre algunos departamentos diferentes de UW-Madison, dice Huber. Clark Landis, presidente del Departamento de Química y experto mundial en hidroformilación, sugirió la posibilidad de aplicar la técnica a los aceites de pirólisis.
El profesor de ingeniería química y biológica Manos Mavarikakis utilizó modelos avanzados para proporcionar información a nivel molecular sobre los procesos químicos . Y el profesor de ingeniería química y biológica, Víctor Zavala, ayudó a analizar la economía de la técnica y el ciclo de vida de los residuos plásticos.
El siguiente paso para el equipo es ajustar el proceso y comprender mejor qué plásticos reciclados y combinaciones de catalizadores producen qué productos químicos finales.
«Hay tantos productos diferentes y tantas rutas que podemos seguir con esta tecnología de plataforma», dice Huber. «Hay un gran mercado para los productos que estamos fabricando. Creo que realmente podría cambiar la industria del reciclaje de plástico «.
Más información: Houqian Li et al, Hidroformilación de aceites de pirólisis a aldehídos y alcoholes a partir de residuos de poliolefinas, Science (2023). DOI: 10.1126/ciencia.adh1853
