La despolimerización, como un nuevo comienzo para los plásticos
La despolimerización consiste en romper los enlaces químicos que unen las largas cadenas de moléculas que conforman los polímeros, obteniendo así los monómeros originales. Estos monómeros pueden ser reutilizados para fabricar nuevos plásticos.
Es decir, la despolimerización permite reciclar los plásticos a nivel molecular, dando como resultado nuevos productos de alta calidad, continuando el ciclo de vida de estos materiales dentro de una economía circular.
La despolimerización como clave para el reciclaje químico
Como acabamos de explicar, el reciclado químico o despolimerización es simplemente un proceso químico o biológico mediante el cual las largas cadenas de polímeros que componen los plásticos se rompen en otras moléculas más pequeñas llamadas monómeros y oligómeros. Estos monómeros pueden ser purificados y utilizados para sintetizar nuevos polímeros.
Los polímeros son grandes moléculas formadas por la unión repetitiva de unidades más pequeñas llamadas monómeros, unidas covalentemente en largas cadenas. Estos pueden ser de origen sintético (como el polietileno) o natural (como las proteínas). Su gran tamaño les confiere propiedades únicas y versátiles, siendo utilizados en una amplia gama de aplicaciones.
¿Cómo funciona la despolimerización?
El reciclaje químico se suele utilizar como una alternativa complementaria al reciclaje mecánico, ya que el reciclaje químico puede procesar residuos plásticos que, debido a su contaminación o heterogeneidad, resultan inadecuados para el reciclaje mecánico.
Es decir, no requiere de grandes cantidades de residuos plásticos limpios, separados y homogéneos, como sí lo exige el reciclaje mecánico.
Ventajas y aplicaciones de la despolimerización
La despolimerización ofrece un valor agregado al sector del reciclaje de plásticos. Al descomponer los polímeros en sus monómeros, se obtienen productos de mayor valor si lo comparamos con el reciclaje mecánico.
Estos monómeros pueden utilizarse para fabricar productos de la misma calidad que los fabricados con materias primas vírgenes, lo que permite cerrar el ciclo de vida del plástico y no depender de los combustibles fósiles.
Otra gran ventaja es que la despolimerización tiene una gran versatilidad, permitiendo reciclar una gran variedad de plásticos, incluso aquellos que, mediante el reciclado mecánico tradicional, se hace complicado.
Aunque también es justo recalcar que este tipo de procesos son más complejos que los métodos tradicionales y si no se realizan a gran escala implican un gran consumo energético.
Respecto a sus aplicaciones, los monómeros obtenidos pueden ser empleados en la fabricación de diferentes productos, desde envases y textiles hasta componentes electrónicos. También como materia prima para la producción de productos químicos, o como fuente de energía, aprovechando el poder calorífico de los plásticos.
El papel de la despolimerización en el reciclaje sostenible
En primer lugar, la despolimerización puede reducir la cantidad de residuos generados al mejorar el reciclaje de algunos plásticos.
En segundo lugar, esta tecnología promociona la conservación de los recursos naturales. Al mitigar la dependencia de las materias primas vírgenes, que en su mayoría provienen de recursos fósiles no renovables.
Por último, la despolimerización beneficia la lucha contra el cambio climático. Al reducir la necesidad de producir plásticos vírgenes, se disminuyen las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas a los procesos de producción, como la extracción de petróleo, la fabricación de polímeros y la generación de energía, aunque también debemos tener en cuenta la energía que se consume durante el propio proceso de polimerización.
La despolimerización como herramienta para la valorización de residuos
Uno de los problemas asociados a los residuos plásticos es la lixiviación de sustancias tóxicas. Muchos plásticos contienen aditivos como plastificantes, estabilizantes, retardantes de llama y colorantes, que suelen migrar del plástico al medioambiente a través de procesos de lixiviación. Estos contaminantes pueden tener efectos perjudiciales sobre la salud humana y los ecosistemas.
La despolimerización es un método eficaz para prevenir la lixiviación de contaminantes al descomponer los polímeros en sus monómeros constituyentes. Este proceso permite separar y eliminar los aditivos y contaminantes asociados a los plásticos, dando como resultado monómeros de alta pureza.
Al evitar la fragmentación en microplásticos, se reduce la dispersión de contaminantes en el ambiente, ya que los monómeros pueden ser utilizados para fabricar nuevos productos, reduciendo así la acumulación de residuos.
Tecnologías de despolimerización y sus aplicaciones
Uno de los métodos más extendidos de despolimerización es la despolimerización térmica, donde se somete al plástico a altas temperaturas en ausencia de oxígeno o presión para romper los enlaces químicos y obtener los monómeros y oligómeros.
También se denomina craqueo cuando se somete al plástico a una pirólisis, elevando la temperatura en ausencia de oxígeno a más de 450 grados.
Por ejemplo, el PET, un polímero del que ya hemos hablado en varias ocasiones puede descomponerse mediante diversos métodos químicos. La elección del reactivo (agua, ácidos, glicoles o alcoholes) determina el tipo de reacción: hidrólisis, acidólisis, glicolisis o alcohólisis, respectivamente. Cada proceso implica una ruptura específica de los enlaces químicos del PET.
También existe la despolimerización biológica, se ha descubierto que ciertos microorganismos son capaces de producir enzimas que degradan el PET. Estas enzimas descomponen el PET en ácido tereftálico (TPA), un monómero que puede utilizarse para fabricar nuevo PET o emplearse en otras industrias como la de pinturas y cosméticos. Para optimizar este proceso, se han seleccionado microorganismos que producen enzimas altamente específicas para el PET.
Despolimerización en el reciclaje de diferentes tipos de plásticos: PET, PVC, PP y más
El reciclaje químico ofrece diferentes rutas para cada familia de polímeros. Los polímeros de adición, como el polietileno y el polipropileno, se descomponen preferentemente por medios térmicos debido a su estructura molecular. En contraste, los polímeros de condensación, como el PET y las poliamidas, requieren tratamientos químicos más específicos para romper los enlaces entre las unidades monoméricas.
- PET (Polietileno Tereftalato). El PET, que suele usarse en botellas de bebidas, es uno de los plásticos más reciclados mediante despolimerización. A través de procesos químicos o biológicos, puede descomponerse en sus monómeros originales, ácido tereftálico y etilenglicol, que pueden utilizarse para fabricar nuevo PET de alta calidad.
- PVC (Policloruro de Vinilo). El PVC es un plástico más complejo de reciclar debido a la presencia de cloro en su estructura. La despolimerización del PVC requiere condiciones especiales para evitar la liberación de compuestos clorados tóxicos.
- PP (Polipropileno). El PP es otro plástico común que puede ser despolimerizado. Al igual que el PET, el PP puede descomponerse en sus monómeros originales, propileno, que puede utilizarse para fabricar nuevos productos de polipropileno.
Además del PET, PVC y PP, la despolimerización se puede aplicar a otros tipos de plásticos, como el polietileno de alta densidad (HDPE), el poliestireno (PS) y el poliuretano (PU). Sin embargo, la viabilidad técnica y económica de la despolimerización varía según el tipo de plástico y la complejidad de su estructura molecular.
Desafíos y oportunidades de la despolimerización en el reciclaje
La despolimerización aún presenta obstáculos para su aplicación industrial generalizada. El más representativo es su elevado coste asociado a procesos energéticamente intensivos y al uso de reactivos químicos. Además, la presencia de contaminantes en los residuos plásticos puede afectar de manera directa la eficiencia de la despolimerización y la calidad de los monómeros recuperados.
Otro desafío que enfrenta es la escalabilidad de esta tecnología, ya que requiere el desarrollo de soluciones más eficientes y económicas para su implementación a gran escala.
Aunque es justo decir, que mientras la demanda de materiales reciclados siga aumentando y las regulaciones ambientales se vuelvan más estrictas, si se consigue avanzar en métodos que requieran el uso de menos energía, la despolimerización puede aumentar su popularidad.
El futuro del reciclaje de plásticos está en la despolimerización: Un cambio de paradigma para la industria
A pesar de que algunos de los últimos descubrimientos en el ámbito de la despolimerización ofrecen una visión de futuro prometedora para usar esta estrategia para el problema de la contaminación por plásticos, todavía es necesario avanzar en diversos desafíos para su implementación a gran escala.
Esta tecnología del reciclaje, aunque aún en desarrollo, representa un paso hacia la creación de polímeros verdaderamente reciclables. Pero es importante destacar que la despolimerización, en su estado actual, no es una solución inmediata para la gran cantidad de residuos plásticos ya existentes. Más bien, es una potencial estrategia a largo plazo para el diseño y producción de materiales plásticos con un ciclo de vida más sostenible.
A medida que la investigación y el desarrollo continúen su curso, cabe esperar que se dé una adopción cada vez mayor de la despolimerización en la industria del reciclaje.
Despolimerización: Un tema clave para la investigación y el desarrollo en el ámbito del reciclaje
La despolimerización ha captado la atención de investigadores y empresas, quienes trabajan para optimizar estos procesos.
Los objetivos principales incluyen el desarrollo de nuevas técnicas como la catálisis y la asistencia por microondas, la mejora de la eficiencia energética y la reducción del consumo de reactivos, la expansión de la gama de plásticos reciclables a materiales más complejos y, finalmente, la búsqueda de nuevas aplicaciones para los monómeros obtenidos, como la producción de bioplásticos y materiales de alto valor.
La colaboración entre universidades, centros de investigación y empresas es uno de los factores más cruciales para acelerar este progreso.
Un ejemplo es el equipo de científicos de ETH de Zúrich, que utilizando la técnica de polimerización RAFT, han desarrollado un método para descomponer polímeros de metacrilato, como el Plexiglas, en sus componentes básicos.
Lo más destacado es que lograron recuperar hasta el 92% de estos monómeros sin necesidad de emplear catalizadores adicionales. Este logro, publicado en el Journal of the American Chemical Society, representa un avance significativo en el reciclaje químico y abre nuevas perspectivas para la producción de materiales a partir de residuos plásticos.