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Los residuos plásticos podrían convertirse en hidrógeno limpio
Un nuevo tratamiento térmico alcalino convierte residuos mixtos de PET, PE y PP en hidrógeno de alta pureza con emisiones directas de CO2 despreciables.
Imagen: Gizmodo
Los residuos plásticos podrían convertirse en una fuente de hidrógeno limpio mediante un proceso químico de menor temperatura que maneja materiales mixtos sin producir directamente emisiones significativas de gases de efecto invernadero.
El enfoque, denominado tratamiento térmico alcalino (ATT), se describe en un artículo publicado a principios de este mes en Proceedings of the National Academy of Sciences. Los investigadores lo emplearon para convertir tres plásticos comunes—polietileno tereftalato (PET), polietileno (PE) y polipropileno (PP)—en hidrógeno de alta pureza.
Por qué sigue siendo difícil el reciclaje de plásticos mixtos
Solo el 9% de los residuos plásticos mundiales se recicló en 2022, según investigaciones previas. Otro 40% fue llevado a vertederos y el 34% se incineró. Se proyecta que el uso de plástico aumente de 464 megatoneladas en 2020 a 884 megatoneladas para 2050.
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La clasificación es una barrera importante. Los plásticos desechados a menudo están contaminados con restos de comida, adhesivos, etiquetas, tintes, aditivos o envases multicapa, lo que los hace costosos y técnicamente difíciles de limpiar y procesar.
En la práctica, los plásticos desechados suelen estar mezclados, contaminados con alimentos, adhesivos, etiquetas, tintes y otros aditivos, o combinados en envases multicapa. Por tanto, clasificarlos y limpiarlos puede ser técnica y económicamente más difícil que producir plástico nuevo a partir de recursos fósiles.
Los métodos de conversión existentes tienen cada uno inconvenientes. La pirólisis calienta el plástico sin oxígeno, produciendo aceite, coque y gases que incluyen hidrógeno. Genera emisiones de carbono relativamente bajas pero funciona mejor con plásticos seleccionados, lo que requiere una clasificación y refino extensivos.
La gasificación puede procesar plásticos mixtos, pero los oxida parcialmente a temperaturas y presiones extremadamente altas. El resultado es una mezcla de hidrógeno, monóxido de carbono e hidrocarburos, junto con un consumo considerable de energía y emisiones de CO2.
Cómo funciona el tratamiento térmico alcalino
El ATT mezcla el plástico con hidróxido de sodio (NaOH) y lo calienta. El entorno alcalino permite que la reacción ocurra a temperaturas mucho más bajas que la gasificación. Los investigadores adaptaron la técnica a partir de un proceso desarrollado por Kim y Ah‑Hyung “Alissa” Park para convertir biomasa como algas en hidrógeno de forma neutra en carbono.
El PET se descompuso fácilmente en condiciones alcalinas. El PE y el PP fueron más resistentes porque consisten totalmente en enlaces carbono‑hidrógeno. El equipo resolvió ese problema exponiendo brevemente esos plásticos a calor suave y oxígeno antes de la reacción principal.
El proceso modificado produjo rendimientos de hidrógeno de:
- 43.7 milimoles por gramo de PET
- 51.9 milimoles por gramo de PE
- 30.2 milimoles por gramo de PP
Esos resultados fueron comparables a los rendimientos reportados para la pirólisis y la gasificación. El análisis posterior a la reacción también encontró que las emisiones directas de carbono fueron insignificantes.
Los resultados aún no establecen un sistema de reciclaje comercialmente viable. Julie Zimmerman, profesora titular de ingeniería química y ambiental y vicerrectora de soluciones planetarias en la Universidad de Yale, calificó el trabajo como un “concepto de reacción interesante y potencialmente importante”, advirtiendo a la vez que los experimentos se realizaron solo a escala de miligramos.
“Los autores demuestran una vía química creíble para producir hidrógeno de alta pureza a partir de PET y de PE y PP preoxidizados, incluyendo una mezcla controlada de los tres plásticos. Sin embargo, los experimentos a escala de miligramos, el extenso tratamiento de preoxidación, el uso sustancial de álcalis y las altas temperaturas finales establecen la viabilidad química más que la viabilidad técnica o económica.”
Los investigadores dicen que aún deben optimizar el proceso, evaluar su economía y realizar un análisis de ciclo de vida completo. También deben encontrar una forma eficiente de reciclar el hidróxido de sodio y probar desechos mixtos que contengan residuos de comida, humedad, aditivos y otros contaminantes.
Frontier Editor
Dan is our resident futurist, covering electric mobility, space exploration, and the smart home. He's interested in atoms just as much as bits. Whether it's a new battery chemistry, a reusable rocket, or a protocol that finally makes IoT devices talk to each other, Dan breaks down the engineering that pushes humanity forward.
vía Gizmodo
