Un grupo de investigadores químicos de la Universidad Northwestern (Illinois, EEUU) ha logrado desarrollar un proceso químico de reciclaje de plástico que no utiliza disolventes, por lo que no resulta tóxico y es ecológico.
Lo que emplean primero es un catalizador de molibdeno, uno de los más económicos, para descomponer los enlaces del tereftalato de polietileno (PET), el plástico más común de la familia del poliéster y con el que se fabrican, por ejemplo, botellas de agua y refrescos. Después, según han demostrado los investigadores, simplemente se expone el plástico al aire ambiental y se aprovechan las trazas de humedad del aire, para que el PET descompuesto se convierta en monómeros, los componentes esenciales de los plásticos.
El polietileno es el principal plástico con el que se fabrican las botellas de agua.
A partir de ahí, los investigadores prevén que los monómeros podrían reciclarse en nuevos productos de PET u otros materiales más valiosos.
La nueva técnica, publicada en la revista Green Chemistry, ofrece un camino prometedor hacia la creación de una economía circular para los plásticos, según destaca la universidad en un comunicado.
El problema del plástico
“La mayoría de las tecnologías disponibles actualmente funden botellas de plástico y las reciclan para obtener productos de menor calidad. Lo especialmente emocionante de nuestra investigación es que aprovechamos la humedad del aire para descomponer los plásticos, logrando un proceso excepcionalmente limpio y selectivo. Al recuperar los monómeros, que son los componentes básicos del PET, podemos reciclarlos o incluso suprarreciclarlos para obtener materiales más valiosos”, concluye Kratish.
"Nuestro estudio ofrece una solución sostenible y eficiente", afirmó Naveen Malik, autor principal del estudio. "A diferencia de los métodos de reciclaje tradicionales, que a menudo producen subproductos nocivos como elementos residuales y requieren un consumo considerable de energía o productos químicos, nuestro enfoque utiliza un proceso sin disolventes que se basa en la humedad residual del aire ambiente. Esto lo hace no solo respetuoso con el medio ambiente, sino también muy práctico para aplicaciones industriales".
Comúnmente utilizado en envases de alimentos y botellas de bebidas, el PET representa el 12% del total de plásticos utilizados a nivel mundial. Debido a su dificultad para descomponerse, contribuye significativamente a la contaminación plástica. Tras su uso, termina en vertederos o, con el tiempo, se degrada en diminutos microplásticos o nanoplásticos, que a menudo acaban en aguas residuales y cursos de agua.
Un proceso sin disolventes
Para su estudio, los investigadores utilizaron un catalizador de molibdeno y carbón activado, ambos materiales económicos, abundantes y no tóxicos. Para iniciar el proceso, añadieron PET al catalizador y al carbón activado y luego calentaron la mezcla.
Los plásticos de poliéster son moléculas grandes con unidades repetitivas, unidas entre sí mediante enlaces químicos. Tras un breve periodo de tiempo, los enlaces del plástico se rompieron.
A continuación, con la mínima humedad del aire, el material resultante se convirtió en ácido tereftálico (TPA), el valioso precursor de los poliésteres. El único subproducto fue acetaldehído, una sustancia química industrial valiosa y fácil de eliminar.
“El aire contiene una cantidad significativa de humedad, lo que lo convierte en un recurso fácilmente disponible y sostenible para las reacciones químicas”, afirmó Malik. “En promedio, incluso en condiciones relativamente secas, la atmósfera contiene entre 10.000 y 15.000 kilómetros cúbicos de agua. Aprovechar la humedad del aire nos permite eliminar disolventes a granel, reducir el consumo de energía y evitar el uso de productos químicos agresivos, lo que hace que el proceso sea más limpio y respetuoso con el medio ambiente”.
“Funcionó a la perfección”, dijo Kratish. “Cuando añadimos más agua, dejó de funcionar porque era demasiada. Es un equilibrio delicado. Pero resultó que la cantidad de agua en el aire era la justa”.
Numerosas ventajas
La principal ventaja es que el proceso resultante es rápido y eficaz. En tan solo cuatro horas, se recuperó el 94 % del TPA posible.
Además, el catalizador también es duradero y reciclable, lo que significa que puede reutilizarse una y otra vez sin perder eficacia.
Como otra ventaja añadida, el método funciona con plásticos mixtos, reciclando selectivamente solo poliésteres. De esta manera, el proceso evita la necesidad de clasificar los plásticos antes de aplicar el catalizador, lo que supone una importante ventaja económica para la industria del reciclaje.
Cuando el equipo probó el proceso con materiales reales, como botellas de plástico, camisetas y residuos plásticos mixtos, demostró ser igual de eficaz. Incluso descompuso plásticos de colores en TPA puro e incoloro.
A continuación, los investigadores planean ampliar la escala del proceso para su uso industrial. Al optimizarlo para aplicaciones a gran escala, buscan garantizar que pueda gestionar grandes cantidades de residuos plásticos.
“Nuestra tecnología tiene el potencial de reducir significativamente la contaminación por plásticos, disminuir su huella ambiental y contribuir a una economía circular”, afirmó Malik. “Es un paso tangible hacia un futuro más limpio y ecológico, y demuestra cómo la química innovadora puede abordar los desafíos globales de forma respetuosa con la naturaleza”.