Los plásticos termoestables reciclables son una de las 10 tecnologías emergentes de 2015 destacadas por el Meta-Consejo sobre Tecnologías Emergentes del Foro Económico Mundial.
Hay varios tipos de plástico y, históricamente, solo algunos, entre ellos los termoplásticos, podían reciclarse. Un tipo muy común, los polímeros termoestables —que se utilizan en todo tipo de productos, desde el revestimiento de cables eléctricos hasta juguetes, recipientes Tupperware y placas de circuitos electrónicos—, acaba en vertederos al final de su vida útil.
Sin embargo, un descubrimiento revolucionario del Centro de Investigación Almaden de IBM parece estar a punto de hacer que este tipo de plástico también sea ampliamente reciclable. Hablamos con Julia R. Greer, profesora de Ciencia de los Materiales y Mecánica en el Instituto de Tecnología de California, sobre qué ha cambiado y por qué es importante. Esta es una transcripción editada de la entrevista.
P: ¿Por qué no se podían reciclar los polímeros termoestables hasta ahora?
Estos polímeros están altamente reticulados, lo que significa que sus moléculas tienen enlaces químicos extremadamente fuertes. Una vez que se calientan inicialmente para darles la forma deseada —de ahí el nombre «termoestable»—, quedan unidos de forma irreversible. Eso significa que son mucho más resistentes que los termoplásticos, pero también que volver a calentarlos no romperá los enlaces de manera que permita remodelarlos de forma útil, como ocurre con los termoplásticos. Simplemente se carbonizarán y agrietarán. Lo que descubrieron los investigadores de IBM fue que podían fabricar un tipo de polímero termoestable que pudiera descomponerse de nuevo, no calentándolo, sino disolviéndolo en un ácido fuerte y luego volviéndolo a formar con otra forma. Los investigadores utilizaron un mecanismo químico llamado reacción de Diels-Alder, conocido desde 1928. El avance consistió en darse cuenta de que podía aplicarse a los polímeros termoestables para separar los polímeros en monómeros que luego pueden remodelarse para obtener una nueva funcionalidad.
P: Si la reacción está tan bien establecida, ¿por qué a nadie se le había ocurrido antes?
A veces hace falta una perspectiva nueva que combine distintas disciplinas para lograr este tipo de avance. La reacción de Diels-Alder se utiliza desde hace décadas, y los polímeros termoestables también se usan desde hace décadas, pero estos campos de especialización han pertenecido en gran medida a comunidades científicas distintas, con mentalidades diferentes. En pocas palabras, hasta ahora a nadie se le había ocurrido combinarlos. También, por experiencia, no debemos subestimar que descubrir reacciones reversibles en química es un verdadero desafío: hay que encontrar el catalizador adecuado, las condiciones adecuadas; la reacción debe ser termodinámicamente favorable, y así sucesivamente. Hay muchas limitaciones. Este es un descubrimiento impresionante por su sencillez y elegancia, pero solo a posteriori parece obvio.
P: Este descubrimiento se publicó apenas el año pasado. ¿Cuáles son los siguientes pasos?
La química implicada no es demasiado complicada, ya contamos con instalaciones y equipos a gran escala que pueden llevarla a cabo, y la propia reacción de Diels-Alder no está sujeta a ningún tipo de patente, aunque sí podrían estarlo polímeros específicos. Dado esto, cabe esperar que el proceso para pasar de demostrar la viabilidad en el laboratorio a alcanzar la escala comercial sea relativamente sencillo. Imagino que este año se avanzará rápidamente. Sin embargo, tendremos que analizar las propiedades de estos polímeros reciclados a lo largo de múltiples ciclos de vida. El proceso no está completamente exento de pérdidas: puede producirse cierta degradación. Además, algunas aplicaciones de los polímeros termoestables dependen de la presencia y los tipos de defectos, así como de propiedades mecánicas como la rigidez y la resistencia, para garantizar la integridad estructural. Tendremos que asegurarnos de que el polímero termoestable conserve los mismos atributos después de reciclarse varias veces. Como este proceso es tan nuevo, todavía no sabemos si podrían surgir problemas, como una mayor fragilidad, después de cierto número de ciclos.
P: Suponiendo que las pruebas salgan bien, ¿es probable que la reciclabilidad dé lugar a nuevas aplicaciones para los polímeros termoestables?
No necesariamente, pero solo porque ya son omnipresentes: los polímeros termoestables están en todo tipo de productos, desde materiales aislantes y tubos hasta cajas de almacenamiento y pegamento, y en todos los sectores, desde la microelectrónica hasta la automoción y la industria aeroespacial. Una posible aplicación interesante para los consumidores a más largo plazo es que los polímeros termoestables reciclables podrían ampliar las posibilidades de la impresión 3D. Cabe imaginar que algún día podríamos desarrollar unidades domésticas de reciclaje: si se imprime una pieza con el polímero termoestable y se descubre que el diseño era incorrecto, se podría reciclarla e imprimirla de nuevo, en lugar de tener que tirarla. Sin embargo, eso es solo una pequeña parte de los beneficios ambientales más amplios que podemos esperar.
P: ¿Qué consecuencias ambientales tendrá esto?
Para empezar, deberíamos enviar mucho menos material a los vertederos. Además, los polímeros termoestables son especialmente problemáticos en los vertederos porque todos los atributos por los que los valoramos durante su vida útil —es decir, su gran resistencia a la luz solar, el calor, la humedad, otros productos químicos y los agentes ambientales— también hacen que tarden cientos de años en degradarse y ocupen mucho espacio. También cabe esperar que se libere mucho menos carbono, ya que las plantas que actualmente sintetizan nuevos polímeros termoestables a partir de materias primas se reconvertirían para reciclarlos. Aunque, también en este caso, habrá que realizar más pruebas sobre las posibles consecuencias ambientales de los subproductos generados por el proceso de reciclaje. Es probable que reciclar sea mucho menos perjudicial para el medio ambiente que la síntesis inicial, pero, dado lo reciente del descubrimiento, llevará tiempo comprender todas sus consecuencias. Aproximadamente un tercio de todos los polímeros que se producen actualmente en el mundo son termoestables, así que puede apreciarse la enorme posibilidad de reducir los residuos y los daños ambientales.
Artículo de Andrew Wright para el Foro Económico Mundial.
Imagen: Botellas de plástico trituradas en una planta de reciclaje cerca de Laval, en el oeste de Francia, el 20 de octubre de 2011. REUTERS/Charles Platiau
