Más de 8.300 millones de toneladas métricas de plástico se han producido en las últimas seis décadas.
Sin embargo, reciclar plástico puede resultar difícil, ya que el proceso más común consiste en fundir y volver a procesar el material.
Un nuevo proceso desarrollado por la Universidad de California puede convertir el polietileno en moléculas más pequeñas y útiles.
Si creía que esas frágiles bolsas de plástico desechables para la compra representaban la mayor parte de nuestro problema de residuos plásticos, piénselo de nuevo. El volumen de plástico que el mundo desecha cada año podría reconstruir la Gran Muralla China de la dinastía Ming, que mide unas 3.700 millas de largo.
En las seis décadas en que el plástico se ha fabricado para usos comerciales, se han producido más de 8.300 millones de toneladas métricas. Los plásticos son ligeros, versátiles, baratos y casi indestructibles (siempre que no se expongan a temperaturas demasiado altas). Estas propiedades los hacen increíblemente útiles en una gama enorme de aplicaciones, que incluye envases de alimentos estériles, transporte energéticamente eficiente, textiles y equipos de protección médica. Pero su naturaleza indestructible tiene un coste. La mayoría se descompone extremadamente lentamente en el medio ambiente – en el orden de varios cientos de años – lo que está provocando una epidemia mundial de basura plástica. Sus consecuencias para la salud humana y de los ecosistemas aún no se conocen por completo, pero podrían ser de gran alcance.
Soy química con experiencia en el diseño de procesos para fabricar plásticos, y me interesó utilizar el plástico como un recurso grande e inexplotado para la energía y los materiales. Me pregunté si podríamos convertir los residuos plásticos en algo más valioso para evitar que acaben en vertederos y en el medio natural.
Una nueva forma de aprovechar los residuos plásticos
Los plásticos se fabrican uniendo un gran número de pequeñas moléculas basadas en carbono, de una variedad casi infinita de formas, para crear cadenas de polímeros.
Para reutilizar estos polímeros, las plantas de reciclaje podrían, en principio, fundirlos y volver a darles forma, pero las propiedades de los plásticos tienden a deteriorarse. Los materiales resultantes casi nunca son adecuados para su uso original, aunque sí pueden emplearse para fabricar productos de menor valor, como madera plástica. El resultado es una tasa de reciclaje efectiva muy baja.
Un nuevo enfoque consiste en volver a descomponer las cadenas largas en moléculas pequeñas. El reto está en hacerlo de manera precisa.
Dado que el proceso de formación de las cadenas en primer lugar libera una gran cantidad de energía, revertirlo requiere aportar de nuevo una gran cantidad de energía. Generalmente, esto implica calentar el material a una temperatura elevada, pero calentar el plástico hace que se convierta en una masa desagradable. Además, desperdicia mucha energía, lo que supone más emisiones de gases de efecto invernadero.
Mi equipo de la UC Santa Bárbara, que trabajó junto con colegas de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y de Cornell, descubrió una forma limpia de convertir el polietileno en moléculas más pequeñas y útiles.
El polietileno es uno de los tipos de plástico más útiles y más utilizados del mundo. También es uno de los mayores contribuyentes a los residuos plásticos. Representa una tercera parte de los casi 400 millones de toneladas métricas de plástico que el mundo produce cada año, para usos que van desde envases estériles de alimentos y material médico, películas y recubrimientos impermeables, aislamiento de cables e hilos, materiales de construcción y tuberías de agua, hasta prótesis de cadera y rodilla resistentes al desgaste e incluso chalecos antibalas.
Cómo funciona el nuevo proceso
El proceso que hemos desarrollado no requiere altas temperaturas, sino que depende de cantidades diminutas de un catalizador que contiene un metal que elimina una pequeña cantidad de hidrógeno de la cadena polimérica. Después, el catalizador utiliza este hidrógeno para romper los enlaces que mantienen unida la cadena de carbono, generando fragmentos más pequeños.
La clave está en utilizar el hidrógeno en cuanto se forma, de modo que la rotura de la cadena aporte la energía necesaria para generar más hidrógeno. Este proceso se repite muchas veces para cada cadena, convirtiendo el polímero sólido en un líquido.
La fragmentación se ralentiza de forma natural cuando las moléculas alcanzan un determinado tamaño, por lo que es fácil evitar que se vuelvan demasiado pequeñas. Somos capaces de recuperar el líquido valioso antes de que se convierta en gases menos útiles.
La mayoría de las moléculas del líquido recuperado son alquilbencenos, que son útiles como disolventes y pueden convertirse fácilmente en detergentes. El mercado mundial de este tipo de moléculas asciende a aproximadamente 9.000 millones de dólares estadounidenses al año.
Convertir los residuos plásticos en moléculas valiosas se denomina upcycling. Aunque nuestro estudio representó una demostración a pequeña escala, un análisis económico preliminar sugiere que podría adaptarse fácilmente para convertirse en un proceso a mucha mayor escala en los próximos años. Evitar que el plástico llegue al medio ambiente reutilizándolo de una manera que tenga sentido económico es una situación en la que todos ganan.
