Nuevo proceso de reciclaje podría reducir millones de toneladas de desechos

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Nuevo proceso de reciclaje podría reducir millones de toneladas de desechos

Por la Universidad de Wisconsin-Madison

Los materiales plásticos multicapa son omnipresentes en el envasado de alimentos y suministros médicos, especialmente porque los polímeros en capas pueden dar a esas películas propiedades específicas, como resistencia al calor o control de oxígeno y humedad. Pero a pesar de su utilidad, esos plásticos siempre presentes son imposibles de reciclar utilizando métodos convencionales.

Aproximadamente 100 millones de toneladas de termoplásticos multicapa, cada uno compuesto por hasta 12 capas de diferentes polímeros, se producen en todo el mundo cada año. El 40 % de ese total son desechos del proceso de fabricación en sí, y debido a que no ha habido forma de separar los polímeros, casi todo ese plástico termina en vertederos o incineradores.

Ahora, los ingenieros de la Universidad de Wisconsin-Madison han sido pioneros en un método para recuperar los polímeros en estos materiales utilizando solventes, una técnica que han denominado procesamiento de Recuperación y Precipitación Dirigidas por Solventes (STRAP). Su prueba de concepto se detalla en la revista Science Advances.

Mediante el uso de una serie de lavados con solvente guiados por cálculos termodinámicos de solubilidad de polímeros, los profesores de ingeniería química y biológica de UW-Madison George Huber y Reid Van Lehn y sus estudiantes usaron el proceso STRAP para separar los polímeros en un plástico comercial compuesto de materiales de capas comunes polietileno, etileno alcohol vinílico y polietileno tereftalato.

¿El resultado? Los polímeros separados parecen químicamente similares a los utilizados para hacer la película original.

El equipo espera ahora usar los polímeros recuperados para crear nuevos materiales plásticos, demostrando que el proceso puede ayudar a cerrar el ciclo de reciclaje. En particular, podría permitir a los fabricantes de plástico multicapa recuperar el 40 por ciento de los residuos plásticos producidos durante los procesos de producción y envasado.

A medida que aumenta la complejidad de los plásticos multicapa, también aumenta la dificultad de los disolventes domésticos que pueden disolver cada polímero. Es por eso que STRAP se basa en un enfoque computacional utilizado por Van Lehn llamado Modelo de tramado similar a un conductor para solventes realistas (COSMO-RS) para guiar el proceso.

COSMO-RS es capaz de calcular la solubilidad de los polímeros objetivo en mezclas de solventes a diferentes temperaturas, reduciendo el número de solventes potenciales que podrían disolver un polímero. Luego, el equipo puede explorar experimentalmente los posibles solventes.

El objetivo es desarrollar eventualmente un sistema computacional que permitirá a los investigadores encontrar combinaciones de solventes para reciclar todo tipo de plásticos multicapa. El equipo también espera analizar el impacto ambiental de los solventes que utiliza y establecer una base de datos de solventes verdes que les permitirá equilibrar mejor la eficacia, el costo y el impacto ambiental de varios sistemas de solventes.

El proyecto surge de la experiencia de UW-Madison en catálisis. Durante décadas, los investigadores de ingeniería química y biológica de la universidad han sido pioneros en reacciones a base de solventes para convertir la biomasa, como la madera o los desechos agrícolas, en sustancias químicas útiles o precursores de combustibles. Gran parte de esa experiencia se traduce también en el reciclaje de polímeros a base de solventes.

El equipo continúa su investigación sobre el procesamiento STRAP a través del recién establecido Centro Multiuniversitario sobre Reciclaje Químico de Residuos Plásticos, dirigido por Huber. El centro, financiado por el Departamento de Energía, está investigando varias vías químicas para recuperar y reciclar polímeros.

Esta investigación fue apoyada por una subvención de los EE. UU. Departamento de Energía (DE-SC0018409).