El método catalítico recicla el plástico de un solo uso en productos líquidos de alta calidad

Los plásticos de un solo uso pueden tener más valor inherente de lo que piensas.

Los investigadores han desarrollado un nuevo método para reciclar plásticos abundantes y de bajo valor aparente en productos líquidos de alta calidad, como aceites de motor, lubricantes, detergentes e incluso cosméticos. El descubrimiento también mejora los métodos de reciclaje actuales que dan como resultado productos de plástico baratos y de baja calidad.

El método catalítico sirve un doble golpe al eliminar la contaminación plástica del medio ambiente y contribuir a una economía circular. La Universidad Northwestern, el Laboratorio Nacional Argonne y el Laboratorio Ames lideraron el equipo multiinstitucional.

"Nuestro equipo está encantado de haber descubierto esta nueva tecnología que nos ayudará a adelantarnos al creciente problema de la acumulación de desechos plásticos", dijo Kenneth R. Poeppelmeier, de Northwestern, quien contribuyó a la investigación. "Nuestros hallazgos tienen amplias implicaciones para desarrollar un futuro en el que podamos seguir beneficiándonos de los materiales plásticos, pero hacerlo de una manera que sea sostenible y menos dañina para el medio ambiente y la salud potencialmente humana".

Poeppelmeier es profesor de química Charles E. y Emma H. ​​Morrison en el Colegio de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern, director del Centro de Catálisis y Ciencias de la Superficie de Northwestern y miembro del Programa de Plásticos, Ecosistemas y Salud Pública de Northwestern.

Poeppelmeier co-dirigió el trabajo con Aaron D. Sadow, científico de la División de Ciencias Químicas y Biológicas del Laboratorio Ames, y Massimiliano Delferro, líder del grupo del programa de catálisis del Laboratorio Nacional Argonne.

El problema plástico

Cada año, se crean 380 millones de toneladas de plástico en todo el mundo y, a medida que el mercado de plásticos continúa aumentando, muchos analistas predicen que la producción podría cuadruplicarse para 2050. Más del 75% de estos materiales plásticos se desechan después de un uso. Muchos de ellos terminan en nuestros océanos y vías fluviales, dañando la vida silvestre y propagando toxinas.

"Ciertamente, hay cosas que podemos hacer como sociedad para reducir el consumo de plásticos en algunos casos", dijo Sadow. "Pero siempre habrá casos en los que los plásticos sean difíciles de reemplazar, por lo que realmente queremos ver qué podemos hacer para encontrar valor en los desechos".

Si bien los plásticos pueden fundirse y reprocesarse, este tipo de reciclaje produce materiales de menor valor que no son tan resistentes estructuralmente como el material original. Los ejemplos incluyen botellas de plástico de ciclo descendente en un banco de parque moldeado.

Cuando se dejan en la naturaleza o en vertederos, los plásticos no se degradan porque tienen enlaces carbono-carbono muy fuertes. En cambio, se dividen en plásticos más pequeños, conocidos como microplásticos. Mientras que algunas personas ven estos lazos fuertes como un problema, el equipo del Noroeste, el Laboratorio Nacional de Argonne y el Laboratorio Ames vieron esto como una oportunidad.

"Intentamos recuperar la alta energía que mantiene unidos esos enlaces convirtiendo catalíticamente las moléculas de polietileno en productos comerciales de valor agregado", dijo Delferro.

Una solución catalítica

El catalizador consiste en nanopartículas de platino, de solo dos nanómetros de tamaño, depositadas en nanocubos de perovskita, que tienen un tamaño de aproximadamente 50-60 nanómetros. El equipo eligió la perovskita porque es estable bajo las altas temperaturas y presiones y es un material excepcionalmente bueno para la conversión de energía.

Para depositar nanopartículas en los nanocubos, el equipo utilizó la deposición de capa atómica, una técnica desarrollada en Argonne que permite un control preciso de las nanopartículas.

Bajo presión y temperatura moderadas, el catalizador escinde el enlace carbono-carbono del plástico para producir hidrocarburos líquidos de alta calidad. Estos líquidos podrían usarse en aceite de motor, lubricantes o ceras o procesarse para producir ingredientes para detergentes y cosméticos. Esto contrasta los catalizadores disponibles en el mercado, que generan productos de menor calidad con muchos hidrocarburos cortos, lo que limita la utilidad de los productos.

Aún mejor: el método catalítico produjo mucho menos desperdicio en el proceso. Los métodos de reciclaje que funden plástico o utilizan catalizadores convencionales generan gases de efecto invernadero y subproductos tóxicos.   @mundiario