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Científicos del Institute for Cooperative Upcycling of Plastics (iCOUP), un centro de investigación de frontera energética dirigido por el Laboratorio Ames, han descubierto un proceso químico que proporciona productos químicos biodegradables y valiosos, que se utilizan como tensioactivos y detergentes en una variedad de aplicaciones, a partir de plásticos descartados. El proceso tiene el potencial de crear ciclos de vida más sostenibles y económicamente favorables para los plásticos.

Los investigadores centraron su trabajo en la deconstrucción de poliolefinas, que representan más de la mitad de todos los plásticos desechados e incluyen casi todos los tipos de productos imaginables: juguetes, envases de alimentos, sistemas de tuberías, botellas de agua, telas, zapatos, automóviles y muebles.

Los plásticos, y especialmente las poliolefinas, son materiales a los que se podría llamar demasiado exitosos“, comenta el director de iCOUP, Aaron Sadow. “Son fantásticos, fuertes, livianos, térmicamente estables, químicamente resistentes, para todas las aplicaciones para las que los usamos, pero el problema surge cuando ya no los necesitamos“.

La mejor parte de este proceso de reciclaje de plásticos es que sus productos finales son biodegradables

El quid está en la construcción química de los plásticos de poliolefina, algo que los hace tan resistentes y duraderos (cadenas largas y fuertes de enlaces carbono-carbono) y de paso difíciles de descomponer. Las poliolefinas también carecen generalmente de los grupos químicos que podrían ser el objetivo en los procesos de deconstrucción. Muchos procesos existentes para reciclar plástico dan como resultado componentes menos valiosos y menos utilizables, lo que hace que la viabilidad económica del reciclaje sea mucho menos atractiva en ese aspecto.

El nuevo proceso utiliza lo que la ciencia ya sabe sobre los pasos clave de la polimerización, el ensamblaje de largas hebras de polímero, pero a la inversa, rompiendo algunos de los enlaces carbono-carbono de las cadenas. Una vez que se rompen algunos enlaces carbono-carbono, las cadenas de polímero acortadas se transfieren a un grupo terminal de aluminio para formar especies reactivas. Los catalizadores y reacciones para este nuevo proceso están relacionados con los utilizados en la polimerización de alquenos, aprovechando la química catalítica bien conocida.

Reciclaje de plásticos: Las largas cadenas de hidrocarburos de polímeros se rompen en unidades más cortas con la introducción de grupos terminales de aluminio
Reciclaje de plásticos: Las largas cadenas de hidrocarburos de polímeros se rompen en unidades más cortas con la introducción de grupos terminales de aluminio. Crédito: Departamento de Energía de EE. UU., Laboratorio Ames.

Por último, los intermedios de esta nueva transformación se convierten fácilmente en alcoholes grasos o ácidos grasos, o se utilizan en otra química sintética, para crear productos químicos o materiales que son valiosos de muchas formas: como detergentes, emulsionantes, productos farmacéuticos y cosméticos. Debido a que el proceso está controlado catalíticamente, las longitudes deseables de la cadena del producto se pueden apuntar para la síntesis. La mejor parte del proceso es que sus productos finales son biodegradables, a diferencia de los materiales de partida de polietileno y polipropileno.

Los ácidos grasos y los alcoholes se biodegradan en el medio ambiente con relativa rapidez. Si estos subproductos encuentran un nuevo uso en otro lugar, eso es maravilloso, pero también tiene un final de vida, lo que significa que no se acumularán en el medio ambiente como lo han hecho los plásticos”, indica Sadow.

La investigación se analiza con más detalle en el artículo, “La escisión catalítica de enlaces carbono-carbono y la formación de enlaces carbono-elementos dan nueva vida a las poliolefinas como tensioactivos biodegradables“, escrito por Uddhav Kanbur, Guiyan Zang, Alexander L. Paterson, Puranjan Chatterjee, Ryan A Hackler, Massimiliano Delferro, Igor I. Slowing, Fréderic A. Perras, Pingping Sun, Aaron D. Sadow; y publicado en la revista Chem.

Fuente: Chem.

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