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Innovación en reciclaje de plásticos: un método que minimiza los requerimientos de clasificación previa
El proceso de reciclaje de plástico utiliza un nuevo y económico catalizador basado en níquel que descompone selectivamente los plásticos de poliolefina, compuestos por polietilenos y polipropilenos.
Estos plásticos de un solo uso representan casi dos tercios del consumo mundial de plástico. Esto significa que los usuarios industriales podrían aplicar el catalizador a grandes volúmenes de residuos de poliolefinas sin clasificar.
Cómo el método descompone los residuos plásticos en líquidos
Cuando el catalizador descompone las poliolefinas, los plásticos sólidos de bajo valor se transforman en aceites y ceras líquidos, que pueden reciclarse en productos de mayor valor, incluidos lubricantes, combustibles y velas.
El nuevo catalizador no sólo se puede utilizar varias veces, sino que también puede descomponer plásticos contaminados con cloruro de polivinilo (PVC), un polímero tóxico que hace que los plásticos sean notoriamente “no reciclables”.
“Uno de los mayores obstáculos en el reciclaje de plástico siempre ha sido la necesidad de clasificar meticulosamente los residuos plásticos por tipo”, dijo Tobin Marks, autor principal del estudio de Northwestern.
“Nuestro nuevo catalizador podría evitar este costoso y laborioso paso para los plásticos de poliolefina comunes, haciendo que el reciclaje sea más eficiente, práctico y económicamente viable que las estrategias actuales”.
El dilema de las poliolefinas
Desde vasos de yogur y envoltorios de snacks hasta botellas de champú y mascarillas médicas, la mayoría de las personas interactúan con plásticos de poliolefina varias veces al día.
Debido a su versatilidad, las poliolefinas son el plástico más utilizado en el mundo. Según algunas estimaciones, la industria produce más de 220 millones de toneladas de productos de poliolefina a nivel mundial cada año.
Sin embargo, según un informe de 2023 publicado en la revista Nature , las tasas de reciclaje de plásticos de poliolefina son alarmantemente bajas y oscilan entre menos del 1% y el 10% en todo el mundo .
La principal razón de esta decepcionante tasa de reciclaje es la composición robusta y resistente de la poliolefina. Contiene pequeñas moléculas unidas entre sí mediante enlaces carbono-carbono, conocidos por su dificultad para romperse.
Problemas con los procesos actuales de reciclaje de plástico
Actualmente, solo existen unos pocos procesos de supraciclaje de plástico, aunque poco idóneos, para reciclar poliolefinas. Estas pueden triturarse en escamas, que luego se funden y se infraciclan para formar pellets de plástico de baja calidad.
Sin embargo, dado que los distintos tipos de plásticos tienen propiedades y puntos de fusión distintos, el proceso requiere que los trabajadores los separen con sumo cuidado. Incluso pequeñas cantidades de otros plásticos, residuos de alimentos o materiales no plásticos pueden comprometer todo un lote.
Otra opción consiste en calentar los plásticos a temperaturas increíblemente altas, que alcanzan entre 400 y 700 °C. Si bien este proceso degrada los plásticos de poliolefina en una mezcla útil de gases y líquidos, consume mucha energía.
Descomponiendo plásticos en hidrocarburos útiles
Para descubrir una solución energéticamente eficiente, el equipo recurrió a la hidrogenólisis, un proceso que utiliza gas hidrógeno y un catalizador para descomponer los plásticos de poliolefina en hidrocarburos más pequeños y útiles.
Si bien ya existen métodos de hidrogenólisis, normalmente requieren temperaturas extremadamente altas y catalizadores costosos hechos de metales nobles, como platino y paladio.
Para su catalizador de reciclaje de plástico de poliolefina, el equipo de Northwestern identificó el níquel catiónico, que se sintetiza a partir de un compuesto de níquel abundante, económico y disponible comercialmente.
“En comparación con otros catalizadores basados ??en níquel, nuestro proceso utiliza un catalizador de sitio único que opera a una temperatura 100 °C más baja y a la mitad de la presión del gas hidrógeno”, dijo Kratish.
También usamos diez veces menos carga de catalizador y nuestra actividad es diez veces mayor. Por lo tanto, estamos ganando en todas las categorías.
Añadiendo PVC al proceso de reciclaje
El catalizador es tan estable térmica y químicamente que mantiene el control incluso cuando se expone a contaminantes como el PVC.
Utilizado en tuberías, suelos y dispositivos médicos, el PVC es visualmente similar a otros tipos de plásticos, pero significativamente menos estable al calor. Al descomponerse, el PVC libera cloruro de hidrógeno, un subproducto altamente corrosivo que suele desactivar los catalizadores e interrumpir el proceso de reciclaje.
Sorprendentemente, el catalizador de Northwestern no solo resistió la contaminación con PVC, sino que este aceleró su actividad. Incluso cuando el peso total de la mezcla de residuos consistía en un 25 % de PVC, los científicos descubrieron que su catalizador seguía funcionando con un rendimiento mejorado.
Este resultado inesperado sugiere que el método del equipo podría superar uno de los mayores obstáculos en el reciclaje de plástico mixto : la descomposición de los residuos actualmente considerados “no reciclables” debido a la contaminación con PVC.
[Este contenido procede de Innovation News Network Lee el original aquí]
