Al llegar a una planta de reciclaje, el plástico debe separarse. Un proceso que puede ser lento y costoso y que, al final, reduce la cantidad de materiales que se reciclan.
nSin embargo, unos investigadores han desarrollado un nuevo proceso que puede transformar varios tipos de plásticos en propano, un componente químico simple que puede utilizarse como combustible, o convertirse en nuevos plásticos y productos. Este proceso funciona porque muchos plásticos comparten una receta básica similar (aunque su química exacta puede diferir): están hechos de largas cadenas de carbono e hidrógeno.
nJunto con las políticas y las protecciones ambientales, la reinvención del reciclaje podría tener un papel en la prevención de algunos de los peores daños causados por los plásticos.
nCada año se producen más de 400 millones de toneladas métricas de plástico en todo el mundo. Menos del 10% se recicla, alrededor del 30% permanece en uso durante un tiempo y el resto termina en vertederos o en el medio ambiente, o se quema. Los plásticos son un factor importante del cambio climático: su producción representó el 3,4% de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero en 2019. El reciclaje no solo mantiene los plásticos fuera de los vertederos y los océanos, las nuevas formas de producir los componentes básicos para los plásticos también podrían ayudar a reducir las emisiones.
n"Intentamos pensar formas de ver estos plásticos de desecho como una valiosa materia prima", afirma Julie Rorrer, becaria postdoctoral en ingeniería química en el MIT y una de las autoras principales de la reciente investigación.
nUn beneficio del nuevo enfoque desarrollado por Rorrer y sus colegas es que funciona en los dos plásticos de uso más común en la actualidad: polietileno y polipropileno. Una mezcla de los plásticos utilizados para fabricar botellas y envases de leche entra en el reactor, y sale propano. El enfoque tiene un alto grado de selectividad química, pues el propano constituye el 80% de los gases del producto final.
n"Es interesante porque es un paso más hacia la idea de circularidad", señala Rorrer.
nPara reducir la energía necesaria al descomponer plásticos, el nuevo proceso utiliza un catalizador que consiste en dos partes: el cobalto y la zeolita, un material poroso similar a la arena. Los investigadores aún no están seguros del funcionamiento exacto de esa combinación. Rorrer explica que la alta selectividad química probablemente proviene de los poros de la zeolita, que limitan el lugar donde reaccionan las largas cadenas moleculares de los plásticos, mientras el cobalto ayuda a evitar que la zeolita se desactive.
nEl proceso aún no está listo para su uso industrial. Actualmente, la reacción se realiza en lotes pequeños, y tendría que ser continua para resultar económica.
nRorrer indica que los investigadores también estudian qué materiales deberían usar. El cobalto es más común y menos costoso que otros catalizadores que han probado, como el rutenio y el platino, pero siguen buscando otras opciones. Una mejor comprensión de cómo funcionan los catalizadores podría permitirles sustituir el cobalto con otros más baratos y abundantes, asegura la investigadora. Para Rorrer, el objetivo final sería un sistema de reciclaje de plástico mixto, "y ese esquema no es del todo descabellado".
nAun así, lograr esa visión requerirá algunos ajustes. El polietileno y el polipropileno son cadenas simples de carbono e hidrógeno, mientras que otros plásticos contienen otros elementos, como oxígeno y cloro, que podrían representar un desafío para los métodos de reciclaje químico.
nPor ejemplo, si el cloruro de polivinilo (PVC), utilizado en botellas y tuberías, termina en este sistema, podría desactivar o envenenar el catalizador mientras produce materiales secundarios de gases tóxicos. Por ello, los investigadores deben encontrar otras formas de manejar ese plástico.
nLos científicos también buscan otras maneras de lograr el reciclaje de plástico mixto. En un estudio publicado en Science este octubre, los investigadores utilizaron un proceso químico junto con bacterias modificadas genéticamente para descomponer una mezcla de tres plásticos comunes.
nEl primer paso, que involucra la oxidación química, corta esas cadenas largas, creando moléculas más pequeñas que tienen oxígeno agregado. El enfoque es efectivo porque la oxidación es "bastante promiscua" y funciona en una variedad de materiales, explica Shannon Stahl, autora principal de la investigación y química de la Universidad de Wisconsin (EE UU).
nLa oxidación de los plásticos genera productos que luego pueden ser engullidos por bacterias del suelo, modificadas para darse un festín con ellos. Al alterar el metabolismo de las bacterias, los investigadores podrían fabricar nuevos plásticos, como nuevas formas de nailon.
nLa investigación está en progreso, asegura Alli Werner, bióloga del Laboratorio Nacional de Energía Renovable y una de las autoras del estudio publicado en Science. En concreto, el equipo está trabajando para comprender mejor las vías metabólicas que utilizan las bacterias para fabricar los productos, así poder acelerar el proceso y producir mayores cantidades de materiales útiles.
nEs probable que este enfoque pueda utilizarse a mayor escala, ya que tanto la oxidación como las bacterias modificadas genéticamente están muy extendidas: la industria petroquímica depende de la oxidación para producir millones de toneladas de material cada año, y los microorganismos se utilizan en industrias como el desarrollo de medicamentos y el procesamiento de alimentos.
nA medida que los biólogos como Werner e ingenieros químicos como Rorrer centran su atención en nuevos métodos de reciclaje de plástico, abren oportunidades para replantear cómo tratamos las grandes cantidades de desechos plásticos.
n"Es un desafío que la comunidad está preparada para abordar. Parece que todos se están involucrando en el reciclaje de plástico"; Rorrer detecta así la afluencia significativa de nuevos investigadores que empiezan a trabajar en los plásticos.
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