El plástico polietileno se recicla mejor con truco metálico

3 de octubre de 2022

Ellen Phiddian es periodista científica en Cosmos. Tiene una licenciatura (con honores) en química y comunicación científica, y una maestría en comunicación científica, ambas de la Universidad Nacional de Australia.

El polietileno es uno de los tipos de plástico más comunes en el mundo.

Si bien es fácil de fabricar, es endiabladamente difícil descomponerlo nuevamente, lo que dificulta la reutilización y el reciclaje.

Pero un equipo de químicos estadounidenses ha descubierto una nueva forma de devolver el polietileno a sus componentes, un descubrimiento que algún día podría convertirlo en completamente circular.

“En la medida en que se reciclan, muchos plásticos de polietileno se convierten en materiales de baja calidad. No se puede tomar una bolsa de plástico y luego hacer otra bolsa de plástico con las mismas propiedades”, dice el profesor John Hartwig, químico organometálico de la Universidad de California, Berkeley, Estados Unidos.

Hartwig es el autor principal de un artículo en Science que describe cómo la larga cadena molecular (polímero) del polietileno se puede descomponer en propileno, también llamado propeno: una materia prima útil para una variedad de cosas diferentes.

“Si puedes devolver esa bolsa de polímero a sus monómeros, romperla en pedazos pequeños y volver a polimerizarla, entonces, en lugar de extraer más carbono del suelo, lo usarás como fuente de carbono para fabricar otras cosas, por ejemplo, polipropileno. ”, dice Hartwig.

"Utilizaríamos menos gas de esquisto para ese propósito, o para otros usos del propeno, y para llenar el llamado vacío de propileno".

El polietileno está formado por átomos de carbono conectados entre sí formando una larga cadena, mientras que los átomos de hidrógeno se ramifican lateralmente.

El enlace entre los átomos de carbono –el enlace carbono-carbono– es difícil de romper, y aún más complicado de romper de forma sistemática.

La innovación de los investigadores fue utilizar un par de metales diferentes para catalizar dos reacciones diferentes.

El primero se basa en un catalizador hecho de iridio, o platino y zinc, para modificar el resistente enlace carbono-carbono.

"Tomamos un hidrocarburo saturado (todos enlaces simples carbono-carbono) y eliminamos algunas moléculas de hidrógeno del polímero para formar dobles enlaces carbono-carbono, que son más reactivos que los enlaces simples carbono-carbono", dice Hartwig.

"Algunas personas habían observado ese proceso, pero nadie lo había logrado con un polímero verdadero".

Luego, los investigadores descubrieron que un catalizador a base de paladio podría abalanzarse sobre ese enlace y utilizarlo para romper progresivamente el polímero con una sustancia llamada etileno.

"Una vez que tenemos una cadena larga con un doble enlace carbono-carbono al final, nuestro catalizador toma ese doble enlace carbono-carbono y lo isomeriza, un carbono más", dice Hartwig.

“El etileno reacciona con ese producto isomerizado inicial para producir propileno y un polímero casi idéntico, sólo que más corto, con un doble enlace al final.

“Y luego hace lo mismo una y otra vez. Da un paso hacia adelante, se parte; entra, se parte; entra y se escinde hasta que todo el polímero se corta en trozos de tres carbonos. Desde un extremo de la cadena, simplemente la mastica y escupe propileno hasta que no queda cadena”.

Pudieron convertir el 80% de su polietileno en propileno: pequeñas moléculas con tres átomos de carbono cada una.

Aún queda mucho trabajo por hacer antes de que el proceso pueda industrializarse.

Por el momento, por ejemplo, ambos catalizadores deben estar en forma líquida; los investigadores esperan encontrar catalizadores sólidos, porque son más fáciles de reutilizar.

Hartwig afirma que la técnica está "lejos de ser comercializada".

"Pero es fácil ver cómo este nuevo proceso convertiría la mayor cantidad de desechos plásticos en una enorme materia prima química, con mucho más desarrollo, por supuesto".

Publicado originalmente por Cosmos como Un poco de metal puede convertir el molesto plástico en una materia prima sostenible.

Nunca ha habido un momento más importante para explicar los hechos, valorar el conocimiento basado en evidencia y mostrar los últimos avances científicos, tecnológicos y de ingeniería. Cosmos es una publicación de la Royal Institution of Australia, una organización benéfica dedicada a conectar a las personas con el mundo de la ciencia. Las contribuciones financieras, por grandes o pequeñas que sean, nos ayudan a brindar acceso a información científica confiable en el momento en que el mundo más la necesita. Apóyenos haciendo una donación o comprando una suscripción hoy.