Nuestro planeta se está ahogando plástica. Algunos de los peores infractores, que pueden tardar décadas en degradarse en los vertederos, son el polipropileno (que se utiliza para cosas como envases de alimentos y parachoques) y el polietileno, que se encuentra en bolsas de plástico, botellas, juguetes e incluso mantillo.

El polipropileno y el polietileno se pueden reciclar.pero el proceso puede ser difícil y a menudo produce grandes cantidades de metano, un gas de efecto invernadero. Ambas son poliolefinas, que son productos de la polimerización de etileno y propileno, materias primas que se derivan principalmente de combustibles fósiles. Los enlaces de las poliolefinas también son muy difíciles de romper.

Ahora, investigadores de la UC Berkeley han ideado un método para reciclar estos polímeros que utiliza catalizadores que rompen fácilmente sus enlaces, convirtiéndolos en propileno e isobutileno, que son gases a temperatura ambiente. Luego, esos gases se pueden reciclar en nuevos plásticos.

“Debido a que el polipropileno y el polietileno se encuentran entre los plásticos más difíciles y costosos de separar entre sí en un flujo de desechos mixtos, es crucial que [a recycling] El proceso se aplica a ambas poliolefinas”, dijo el equipo de investigación en un estudiar publicado recientemente en Science.

Rompiéndolo

El proceso de reciclaje que utilizó el equipo se conoce como etenólisis isomerizante, que se basa en un catalizador para descomponer las cadenas de polímeros de olefinas en sus pequeñas moléculas. Los enlaces de polietileno y polipropileno son muy resistentes a las reacciones químicas, porque ambas poliolefinas tienen largas cadenas de enlaces simples carbono-carbono. La mayoría de los polímeros tienen al menos un doble enlace carbono-carbono, que es mucho más fácil de romper.

Si bien los mismos investigadores habían probado antes la etenólisis isomerizante, los catalizadores anteriores eran metales costosos que no permanecían puros el tiempo suficiente para convertir todo el plástico en gas. El uso de sodio sobre alúmina seguido de óxido de tungsteno sobre sílice resultó mucho más económico y efectivo, aunque las altas temperaturas requeridas para la reacción aumentaron un poco el costo.

En ambos plásticos, la exposición al sodio sobre alúmina rompió cada cadena de polímero en cadenas de polímero más cortas y creó dobles enlaces carbono-carbono rompibles en los extremos. Las cadenas continuaron rompiéndose una y otra vez. Luego, ambos se sometieron a un segundo proceso conocido como metátesis de olefinas. Fueron expuestos a una corriente de gas etileno que fluía hacia una cámara de reacción mientras se les introducía óxido de tungsteno sobre sílice, lo que provocó la rotura de los enlaces carbono-carbono.

La reacción rompe todos los enlaces carbono-carbono en el polietileno y el polipropileno, y los átomos de carbono liberados durante la ruptura de estos enlaces terminan unidos a moléculas de etileno. «El etileno es fundamental para esta reacción, ya que es un coreaccionante», dijo a Ars Technica el investigador RJ Conk, uno de los autores del estudio. “Los eslabones rotos reaccionan con etileno, lo que elimina los eslabones de la cadena. Sin etileno, la reacción no puede ocurrir”.

Toda la cadena se cataliza hasta que el polietileno se convierte completamente en propileno y el polipropileno se convierte en una mezcla de propileno e isobutileno.

Este método tiene una alta selectividad, lo que significa que produce una gran cantidad del producto deseado: propileno derivado del polietileno y tanto propileno como isobutileno derivados del polipropileno. Ambos productos químicos tienen una gran demanda; el propileno es una materia prima importante para la industria química, mientras que el isobutileno es un monómero utilizado con frecuencia en muchos polímeros diferentes, incluido el caucho sintético y un aditivo para gasolina.

Mezclandolo

Debido a que los plásticos a menudo se mezclan en los centros de reciclaje, los investigadores querían ver qué pasaría si el polipropileno y el polietileno se sometieran juntos a una etenólisis isomerizante. La reacción fue exitosa, convirtiendo la mezcla en propileno e isobutileno, con un poco más de propileno que isobutileno.

Las mezclas también suelen incluir contaminantes en forma de plásticos adicionales. Por eso, el equipo también quería ver si la reacción seguiría funcionando en caso de que hubiera contaminantes. Experimentaron con objetos de plástico que de otro modo se tirarían a la basura, incluida una centrífuga y una bolsa de pan, los cuales contenían trazas de otros polímeros además del polipropileno y el polietileno. La reacción produjo sólo ligeramente menos propileno e isobutileno que con las versiones no adulteradas de las poliolefinas.

Otra prueba implicó introducir diferentes plásticos, como PET y PVC, polipropileno y polietileno para ver si eso marcaba la diferencia. Estos redujeron significativamente el rendimiento. Para que este enfoque tenga éxito, entonces será necesario eliminar todos los rastros de contaminantes de los productos de polipropileno y polietileno, excepto los más mínimos, antes de reciclarlos.

Si bien este método de reciclaje parece que podría evitar toneladas y toneladas de desechos, será necesario ampliarlo enormemente para que esto suceda. Cuando el equipo de investigación aumentó la escala del experimento, obtuvo el mismo rendimiento, lo que parece prometedor para el futuro. Aún así, necesitaremos construir una infraestructura considerable antes de que esto pueda afectar nuestros desechos plásticos.

“Esperamos que el trabajo descrito… conduzca a métodos prácticos para… [producing] nuevos polímeros”, dijeron los investigadores en el mismo estudiar. «Al hacerlo, se podría reducir considerablemente la demanda de producción de estos productos químicos esenciales a partir de fuentes de carbono fósiles y las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas».

Esta historia apareció originalmente en Ars Técnica.