La revolución del plástico que podría cambiar la industria

Los “plásticos termoestables reciclables” son una de las 10 innovaciones que figuran en el informe del Foro Económico Mundial sobre las 10 principales Tecnologías Emergentes de 2015.

Hay varios tipos de plástico, e históricamente solo algunos de ellos, entre ellos los termoplásticos, podían reciclarse. En cambio, los polímeros termoestables, que se utilizan en todo, desde el revestimiento de cables eléctricos a los juguetes, tupperware y placas de circuitos electrónicos, y que constituyen una categoría importante, acaban en los vertederos al final de su vida útil.

Sin embargo, parece que, gracias a un reciente descubrimiento revolucionario del IBM Almaden Research Center, este tipo de plástico también podrá reciclarse en buena medida. Hablamos con Julia R. Greer, profesora de Ciencia de los Materiales y Mecánica en el Instituto de Tecnología de California, sobre los cambios y su importancia. A continuación figura una transcripción editada de la entrevista.

¿Por qué no era posible reciclar polímeros termoestables hasta ahora?

Estos polímeros tienen una estructura altamente reticulada, lo que significa que las moléculas presentan enlaces químicos muy fuertes. Una vez que los has calentado en un principio hasta darles la forma que quieres –de ahí el nombre “termoestable”– , ya están irreversiblemente unidos. Esto significa que son mucho más fuertes que los termoplásticos, pero también que al calentarlos de nuevo los enlaces no se romperán y no podrás volverles a dar una forma útil, como ocurre con los termoplásticos. Lo único que conseguirás será chamuscarlos y romperlos.

Los investigadores de IBM se dieron cuenta de que podían obtener una especie de polímero termoestable que podía dividirse de nuevo, no mediante calentamiento, sino mediante su disolución en ácido fuerte para darle una nueva forma posteriormente. Los investigadores utilizaron un mecanismo químico llamado la reacción de Diels-Alder, que se conoce desde 1928. El hecho innovador fue darse cuenta de que se podía aplicar a los polímeros termoestables, para desligar los polímeros y convertirlos en monómeros que posteriormente podían ser reconfigurados para darles una nueva funcionalidad.

Si esta reacción ya se conocía, ¿por qué a nadie se le había ocurrido antes?

A veces se necesita un punto de vista nuevo que combine diferentes disciplinas para conseguir este tipo de avance. La reacción de Diels-Alder se lleva usando desde hace décadas, y los polímeros termoestables también, pero estas áreas de especialización han residido en gran medida en diferentes comunidades científicas con mentalidades distintas. En pocas palabras, nadie había pensado en combinarlos.

Asimismo, y hablo desde mi experiencia, no debemos subestimar que descubrir reacciones reversibles en química constituye un verdadero reto; tienes que encontrar el catalizador adecuado, las condiciones adecuadas; la reacción tiene que ser termodinámicamente favorable, y así sucesivamente. Existen numerosas limitaciones. Se trata de un descubrimiento impresionante porque es tan simple y elegante, pero solo parece obvio visto en retrospectiva.

Este descubrimiento no se publicó hasta el año pasado. ¿Cuáles son los próximos pasos?

No hay nada demasiado complicado desde el punto de vista químico, ya tenemos las instalaciones y equipos para aplicar esta innovación a gran escala; y la reacción de Diels-Alder en sí misma no está sujeta a ningún tipo de patente, aunque sí podría ser así con los polímeros en cuestión. Teniendo en cuenta esto, podemos esperar que el paso que hay que dar desde que demuestras la viabilidad en el laboratorio hasta la aplicación a escala comercial sea un proceso relativamente sencillo. Me imagino que este año progresaremos con rapidez.

Sin embargo, lo que tendremos que hacer es probar las propiedades de estos polímeros reciclados a través de múltiples ciclos de vida. No se trata de un proceso totalmente íntegro, porque puede que haya cierta degradación. Y algunas aplicaciones de los polímeros termoestables dependen de la presencia y tipos de defectos, así como de propiedades mecánicas como la rigidez y la resistencia, y todo ello para asegurar la integridad estructural. Tendremos que confiar en que el polímero termoestable todavía tenga los mismos atributos después de ser reciclado varias veces. Debido a que este proceso es tan nuevo, todavía no tenemos ni idea de si, después de un cierto número de ciclos, podrán empezar a aparecer problemas como el aumento de la fragilidad.

Suponiendo que la prueba vaya bien, ¿podrá la reciclabilidad dar lugar a nuevas aplicaciones para polímeros termoestables?

No necesariamente, pero esto se debe a que ya son omnipresentes; tenemos polímeros termoestables en todas partes, desde el aislamiento y las tuberías hasta las cajas de almacenaje y pegamentos, y en todas las industrias, desde la microelectrónica hasta la automoción y el sector aeroespacial.

Una posible aplicación de consumo que podría resultar interesante a largo plazo es el uso de polímeros termoestables reciclables para ampliar las posibilidades de la impresión en 3D. Imaginémonos que un día podemos desarrollar unidades caseras para reciclaje, es decir, imprimimos un trozo de polímero termoestable y nos damos cuenta de que su diseño está mal, podemos reciclarlo y volverlo a imprimir en lugar de tirarlo a la basura. Sin embargo, estos son solo algunos pocos de los beneficios ambientales más amplios que podemos anticipar.

¿Cuáles serán esas consecuencias ambientales?

Para empezar, reduciríamos la cantidad de vertidos residuales en vertederos. Los polímeros termoestables representan un verdadero problema en los vertederos, porque todos los atributos por los que son tan valiosos durante su vida útil (alta resistencia a la luz solar, al calor, la humedad, a otros productos químicos y agentes ambientales) hacen que se necesiten cientos de años para su degradación, y ocupan mucho espacio.

También podemos esperar que se reduzcan las emisiones de carbono, dado que las plantas que actualmente sintetizan nuevos polímeros termoestables a partir de materias primas se reutilizarían para reciclarlos; aunque en este caso, de nuevo, necesitamos realizar más pruebas sobre las posibles consecuencias ambientales de los subproductos creados por el proceso de reciclaje. Sin duda, el proceso de reciclaje será menos perjudicial para el medio ambiente que la síntesis inicial, pero dada la novedad del descubrimiento, necesitamos más tiempo para averiguar todas las implicaciones.

Aproximadamente un tercio de todos los polímeros que se producen actualmente en el mundo son termoestables, así que esto nos da una idea del amplio margen que tenemos para reducir los residuos y el daño ambiental.

Metadatos: Durante años, los polímeros termoestables no se podían reciclar en modo alguno. Sin embargo, los científicos han descubierto una manera de darles una nueva forma para reutilizarlos, en lugar de enviarlos a los vertederos, explica Julia R. Greer

Autora: Julia Greer es profesora del California Institute of Technology. Su trabajo se centra en los fenómenos de nano-escala: propiedades mecánicas, deformación y nano-fabricación.

REUTERS/David Mercado