Los químicos de la Universidad Northwestern han introducido un nuevo proceso de reciclaje de plástico que puede reducir significativamente o pasar por completo la molestia de los desechos plásticos premezclados.
El proceso de reciclaje de plástico utiliza un nuevo catalizador a base de níquel que descompone selectivamente plásticos de poliolefina compuestos de polietileno y polipropileno.
Estos plásticos de un solo uso dominan casi dos tercios del consumo de plástico del mundo. Esto significa que los usuarios industriales pueden aplicar el catalizador a grandes cantidades de desechos de poliolefina sin protección.
Este método descompone los desechos plásticos en líquidos
Cuando el catalizador descompone las poliolefinas, los plásticos sólidos de bajo valor se convierten en aceites y ceras líquidas, lo que les permite reciclar en productos de alto valor, como lubricantes, combustibles y velas.
No solo se puede usar varias veces, sino que el nuevo catalizador también puede descomponer los plásticos contaminados con cloruro de polivinilo (PVC), un polímero tóxico bien conocido que «no puede reciclar» plástico.
«Uno de los mayores obstáculos al reciclaje de plástico siempre ha sido la necesidad de clasificar meticulosamente los desechos plásticos por tipo», dice Tobin Marks de Northwestern, autor principal del estudio.
«Nuestros nuevos catalizadores pueden omitir este costo y el paso intensivo de mano de obra de los plásticos comunes de poliolefina, haciendo que el reciclaje sea más eficiente, práctico y económicamente viable que las estrategias actuales».
La difícil situación de las poliolefinas
Desde tazas de yogurt y envoltorios de bocadillos hasta botellas de champú y máscaras médicas, la mayoría de las personas interactúan con plástico de poliolefina varias veces durante el día.
Debido a su versatilidad, las poliolefinas son el plástico más utilizado del mundo. Algunas estimaciones muestran que la industria produce más de 220 millones de toneladas de productos de poliolefina cada año.
Sin embargo, según un informe de 2023 en la revista Nature, las tasas de reciclaje de plásticos de poliolefina son sorprendentemente bajas, que van del 1% al 10% en todo el mundo.
La razón principal de esta tasa de reciclaje decepcionante es la construcción resistente y obstinada de poliolefinas. Contiene moléculas pequeñas unidas a enlaces de carbono de carbono, y se sabe que es difícil de romper.
Problemas actuales del proceso de reciclaje de plástico
Actualmente, hay un pequeño número de procesos de reciclaje de plástico no ideal para reciclar poliolefinas. Se puede triturar en copos y derretirlo en las ciclas para formar gránulos de plástico de baja calidad.
Sin embargo, debido a que diferentes tipos de plásticos tienen diferentes propiedades y puntos de fusión, este proceso requiere que los trabajadores los separen meticulosamente. Otras pequeñas cantidades de plástico, residuos de alimentos o incluso materiales no plásticos pueden dañar todo el lote.
Otra opción implica calentar el plástico a una temperatura muy alta, alcanzando 400-700 ° C. Este proceso descompone el plástico de poliolefina en mezclas útiles de gas y líquidos, pero es muy intensivo en energía.
Descompone el plástico en hidrocarburos convenientes
Para descubrir soluciones de eficiencia energética, el equipo recurrió al proceso de uso de la descomposición de hidrógeno, el gas de hidrógeno y los catalizadores para descomponer los plásticos de poliolefina en hidrocarburos más pequeños y útiles.
Ya existen enfoques de grietas de hidrógeno, pero generalmente requieren temperaturas muy altas y catalizadores costosos hechos de metales preciosos como el platino y el paladio.
Para los catalizadores de reciclaje de plástico de poliolefina, un equipo en el noroeste ha identificado el níquel catiónico. Se sintetiza a partir de compuestos de níquel ricos, económicos y disponibles comercialmente.
«En comparación con otros catalizadores a base de níquel, nuestro proceso utiliza un catalizador de un solo sitio que es 100 ° C más bajo y opera a la mitad de la presión del gas de hidrógeno», dice Kratish.
«El catalizador se carga 10 veces menos y la actividad es 10 veces mayor. Por eso ganamos en todas las categorías».
Agregue PVC al proceso de reciclaje
El catalizador es muy térmico y químicamente estable, por lo que mantiene el control incluso cuando se expone a contaminantes como PVC.
El PVC, utilizado en tuberías, pisos y dispositivos médicos, es visualmente similar a otros tipos de plástico, pero es significativamente más estable cuando se calienta. Cuando se descompone, PVC libera gas de cloruro de hidrógeno. Este es un subproducto altamente corrosivo que generalmente desactiva el catalizador y destruye el proceso de reciclaje.
Sorprendentemente, los catalizadores del noroeste no solo resisten la contaminación de PVC, sino que PVC aceleró su actividad. Incluso cuando el peso total de la mezcla de desechos se compone de un 25% de PVC, los científicos han descubierto que el catalizador todavía funciona en un rendimiento mejorado.
Este resultado inesperado sugiere que los métodos del equipo pueden superar uno de los mayores obstáculos de reciclaje de plástico mixto. Esto descompone los desechos que actualmente se consideran «no reciclados» debido a la contaminación de PVC.
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