Resumen:
Los desechos plásticos a menudo se consideran uno de los tipos de desechos modernos más difíciles de eliminar, pero los científicos están explorando una nueva ruta de reciclaje químico: usar sal fundida a alta temperatura como medio de reacción para descomponer y convertir plásticos comunes en combustibles valiosos y materias primas químicas. En comparación con el reciclaje mecánico tradicional, este método no requiere que los plásticos estén altamente clasificados y también puede utilizar desechos plásticos que han sido contaminados, mezclados o que son difíciles de reciclar directamente debido a la naturaleza del material.
Actualmente, la cantidad de residuos plásticos que se producen cada año en todo el mundo es extremadamente grande, pero la proporción que realmente ingresa al sistema de reciclaje sigue siendo muy baja. Grandes cantidades de plástico acaban en vertederos o se incineran directamente, lo que produce dióxido de carbono y otros contaminantes. El reciclaje tradicional es particularmente difícil para los plásticos mixtos compuestos de diferentes polímeros, ya que diferentes plásticos requieren diferentes procesos de procesamiento.
Por lo tanto, los científicos han estado buscando un método químico que pueda tratar directamente los plásticos mixtos. En lugar de refundir plásticos para producir plásticos reciclados de baja calidad, el objetivo del reciclaje químico es romper largas cadenas de polímeros a nivel molecular y convertirlas nuevamente en moléculas de hidrocarburos más pequeñas para obtener combustibles, lubricantes u otras materias primas químicas.
El núcleo de esta investigación es utilizar sal fundida a alta temperatura para crear un entorno de reacción especial. La sal fundida puede permanecer líquida a altas temperaturas, tiene buenas capacidades de transferencia de calor y puede participar o promover reacciones químicas complejas. Los investigadores explotaron esta propiedad para permitir que los polímeros plásticos se descompusieran en condiciones relativamente controladas.
En circunstancias normales, los plásticos como el polietileno y el polipropileno están compuestos de enlaces carbono-hidrógeno muy estables. El desmantelamiento eficaz de estas moléculas de cadena larga suele requerir temperaturas más altas. Aunque el craqueo térmico tradicional puede completar este proceso, a menudo requiere una gran cantidad de energía, la composición del producto es compleja y se requiere un procesamiento adicional.
El sistema de sales fundidas puede proporcionar un ambiente de calentamiento más uniforme y promover la reacción de escisión en cadena de las moléculas de plástico. Después de que el plástico ingresa al sistema de reacción, los polímeros de cadena larga se fragmentarán gradualmente en hidrocarburos más cortos, formando eventualmente productos líquidos y gaseosos que pueden procesarse y utilizarse posteriormente.
Una de las mayores ventajas potenciales de esta tecnología es que puede reducir el costoso paso previo al procesamiento en el proceso de reciclaje de plástico. En realidad, los residuos plásticos a menudo no son un solo material. Un residuo puede contener diferentes tipos de plásticos, aditivos, pigmentos y otras impurezas. Si cada material tuviera que clasificarse individualmente, el coste de la instalación de reciclaje aumentaría significativamente.
La idea de transformación química es diferente. Siempre que se puedan descomponer diferentes plásticos en el mismo sistema de reacción, se pueden saltar algunos de los complicados pasos de clasificación manual. Esto significa que, en teoría, los plásticos mezclados procedentes de residuos domésticos, materiales de embalaje y otros productos de consumo podrían convertirse en materias primas para este proceso.
Los investigadores están particularmente interesados en el polietileno y el polipropileno porque estos dos materiales representan una gran proporción de los desechos plásticos globales y también son materiales que a menudo enfrentan problemas económicos en los sistemas de reciclaje mecánico. Sus estructuras químicas son relativamente estables, lo que dificulta su conversión directa en productos valiosos mediante el procesamiento químico tradicional a baja temperatura.
Al aumentar la reactividad del sistema de sales fundidas, los investigadores pueden promover la escisión de cadenas en estos polímeros estables y convertir cadenas de polímeros que originalmente tenían miles o incluso decenas de miles de longitud en moléculas más pequeñas. Estas moléculas pueden utilizarse además como combustible o materia prima para la industria petroquímica.
La importancia de este método en comparación con la simple incineración de plástico es que el carbono no se emite inmediatamente a la atmósfera en forma de dióxido de carbono, sino que se retiene en nuevos productos químicos. Si estos productos pueden volver a entrar en el sistema de producción industrial, entonces existe la posibilidad de que el carbono del plástico pueda reutilizarse en lugar de liberarse al medio ambiente de una vez.
Por supuesto, esto no significa que los plásticos se conviertan automáticamente en "combustible sin carbono" después de dicho tratamiento. Si el producto final se quema directamente, el carbono que contiene seguirá entrando a la atmósfera en forma de dióxido de carbono. Por lo tanto, este tipo de tecnología pertenece más precisamente al reciclaje químico y la utilización de recursos de desechos plásticos, y sus beneficios ambientales dependen en gran medida de la fuente de energía, la eficiencia de la reacción y cómo se utiliza el producto final.
Los investigadores también necesitan resolver el problema del reciclaje de la propia sal fundida. Operar a escala industrial requiere calentar continuamente grandes cantidades de reactivos y garantizar que la sal fundida permanezca estable a largo plazo. Si la sal fundida se descompone, se contamina o se vuelve menos activa durante el uso repetido, los costos operativos pueden aumentar.
Además, los residuos de plástico reales son mucho más complejos que el plástico puro que se encuentra en el laboratorio. Los residuos reales pueden contener metales, papel, vidrio, pigmentos, plastificantes, retardantes de llama y otras sustancias orgánicas e inorgánicas. Estos ingredientes pueden afectar la eficiencia de la reacción o pueden producir subproductos que requieran procesamiento adicional.
Por tanto, todavía existe una cierta distancia entre este tipo de tecnología y su aplicación comercial a gran escala. Poder demostrar en el laboratorio que un determinado plástico puede transformarse eficazmente no significa que las instalaciones industriales ya puedan procesar decenas o incluso cientos de toneladas de residuos mixtos a un coste suficientemente bajo.
Si estos problemas pueden resolverse, el reciclaje químico de sales fundidas puede convertirse en un complemento importante de los sistemas de reciclaje mecánico tradicionales. Los desechos que están muy contaminados, demasiado mezclados o que no pueden remanufacturarse en productos plásticos por medios tradicionales pueden enviarse a instalaciones de procesamiento químico para recuperar su valor de uso a nivel molecular.
Esta ruta también cambia la comprensión tradicional de la gente sobre el "reciclaje de plástico". En el pasado, reciclar normalmente significaba triturar, limpiar, fundir y luego fabricar nuevos productos plásticos; El reciclaje químico está más cerca del "desmontaje y reutilización", primero descomponiendo los polímeros en sus componentes químicos básicos y luego rehaciendo combustibles u otros productos químicos según sea necesario.
A medida que el problema global de la contaminación plástica continúa intensificándose, los científicos creen que es poco probable que dependa de una sola tecnología para resolver todos los problemas de los desechos plásticos en el futuro. El reciclaje mecánico es adecuado para plásticos relativamente limpios y bien definidos, mientras que el reciclaje químico puede manejar desechos mixtos más complejos, mientras que los materiales que son completamente no reciclables pueden requerir en última instancia otros métodos de eliminación.
Si el proceso de sales fundidas a alta temperatura puede mejorar aún más la eficiencia energética, reducir los costos de los equipos y lograr el reciclaje de las sales fundidas y los productos de reacción, entonces se espera que esta tecnología proporcione un nuevo camino para los desechos plásticos que sea diferente de los vertederos y la incineración tradicionales. Lo realmente atractivo no es simplemente "convertir el plástico en combustible", sino intentar reutilizar plásticos que han perdido su valor de reciclaje a nivel molecular, convirtiendo los residuos a largo plazo en recursos de carbono que todavía tienen valor económico.
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