Millones de toneladas de plástico terminan en los vertederos cada año. Es un gran problema social y una amenaza ambiental aún mayor.
En los Estados Unidos, menos del 9% de los desechos plásticos se recicla. En cambio, más del 75% de los desechos plásticos terminan en los vertederos y hasta el 16% se quema, un proceso que libera gases tóxicos a la atmósfera.
Investigadores del Centro de Innovación de Plásticos CPI de la Universidad de Delaware han desarrollado un método directo para convertir desechos plásticos de un solo uso bolsas de plástico, envases de yogur, botellas de plástico y tapas de botellas, envases y más en productos listos para usar.-utilizar moléculas para combustibles de aviación, diesel y lubricantes.
El trabajo, reportado en un artículo en avances científicos el miércoles 21 de abril, se centra en el uso de un catalizador novedoso y un proceso único para descomponer rápidamente estos plásticos más difíciles de reciclar, conocidos como poliolefinas. Las poliolefinas representan del 60 al 70% de todos los plásticos fabricados en la actualidad.
El proceso desarrollado por UD requiere aproximadamente un 50% menos de energía que otras tecnologías y no implica la adición de dióxido de carbono a la atmósfera, un ahorro de emisiones en comparación con otras técnicas de uso común. Se puede realizar en solo un par de horas a bajatemperatura, alrededor de 250 grados Celsius. Esto es un poco más alta que la temperatura del horno de 450 grados Fahrenheit que puede usar para asar verduras u hornear un hojaldre en casa.
Es importante destacar que el método del equipo de UD puede tratar una variedad de plásticos, incluso cuando se mezclan, una ventaja teniendo en cuenta la forma en que se gestionan los reciclables.
"La conversión química es el enfoque más versátil y robusto para combatir el desperdicio de plásticos", dijo Dion Vlachos, investigador principal del proyecto y profesor de Ingeniería Química y Biomolecular de la Cátedra Unidel Dan Rich en Energía de la UD.
Los coautores del artículo incluyen a Sibao Liu, un ex investigador postdoctoral de la UD, ahora profesor asociado de ingeniería química y tecnología en la Universidad de Tianjin; y los investigadores del CPI Pavel Kots, un becario postdoctoral de la UD; Brandon Vance, un estudiante graduado de la UD;y Andrew Danielson, estudiante de último año con especialización en ingeniería química.
Creación de moléculas listas para usar
El equipo de investigación de UD usó un proceso químico llamado hidrocraqueo para descomponer los sólidos plásticos en moléculas de carbono más pequeñas, luego agregó moléculas de hidrógeno en cada extremo para estabilizar el material para su uso.
El craqueo catalítico no es nuevo. Las refinerías lo han utilizado para convertir crudo pesado en gasolina durante años.
El método del equipo de investigación, sin embargo, hace más que descomponer el plástico. También convierte el material en moléculas ramificadas que permiten que se traduzcan más directamente en un producto final.
"Esto los convierte en moléculas listas para usar para aplicaciones de lubricantes o combustibles de alto valor", dijo Vlachos, quien también dirige el Delaware Energy Institute y el Catalysis Center for Energy Innovation en UD.
El catalizador en sí es en realidad un material híbrido, una combinación de zeolitas y óxidos metálicos mixtos.
Se sabe que las zeolitas tienen propiedades que las hacen buenas para crear moléculas ramificadas. Las zeolitas se encuentran en cosas como sistemas de purificación de agua o suavizantes y detergentes caseros, donde contrarrestan minerales como el calcio y el magnesio, suavizando el agua dura y mejorando el proceso de lavado..
Mientras tanto, los óxidos metálicos mixtos son conocidos por su capacidad para descomponer moléculas grandes en la cantidad justa sin exagerar. El antiácido en su botiquín, por ejemplo, es un óxido metálico que se usa para descomponer o neutralizar el ácidocausando malestar estomacal.
"Por sí solos, estos dos catalizadores funcionan mal. Juntos, la combinación hace magia, derrite los plásticos y no deja plástico", dijo Vlachos.
Esto le da al método desarrollado por CPI una ventaja sobre las técnicas actuales que se usan hoy en día, aunque Vlachos enfatizó que se necesita más trabajo para trasladar estos métodos científicos a la industria. Otra ventaja: los materiales catalizadores del equipo se usan comúnmente y, por lo tanto, son bastante económicos yabundante.
"Estos no son materiales exóticos, por lo que podemos empezar a pensar rápidamente en cómo utilizar la tecnología", dijo. Él y Liu han presentado una patente provisional sobre el nuevo bi-catalizador y método único a través de la Oficina de Innovación Económica de la UD yAsociaciones.
Soluciones sostenibles, economía circular
Reducir los desechos plásticos convirtiéndolos químicamente en combustibles puede desempeñar un papel importante en el impulso de una economía circular, en la que los materiales se reciclan en algo nuevo al final de su vida útil, en lugar de desecharse. Los componentes reciclados se pueden utilizar parahacer lo mismo de nuevo o, en el caso de los combustibles, reciclarlos en productos de mayor valor, lo que genera beneficios económicos y ambientales.
"Este enfoque catalítico innovador es un avance significativo en nuestra búsqueda de procesos de despolimerización que involucran vías que requieren menos energía y generan objetivos de ruptura altamente específicos", dijo LaShanda Korley, directora de CPI, profesora distinguida de Ciencia e Ingeniería de Materiales e Ingeniería Química y Biomolecular ".Esta comprensión fundamental abre una nueva ruta hacia la valorización de los residuos plásticos ".
Para Andrew Danielson, un ingeniero químico senior de la UD involucrado en el proyecto, los beneficios ambientales potenciales de la conversión de plástico son emocionantes.
"Los desechos plásticos son un problema ambiental serio. Creo que esta investigación puede ayudar a conducir a mejores métodos de reutilización del plástico", dijo Danielson, cuyas contribuciones al trabajo incluyeron la verificación de los datos recopilados durante el proyecto mediante la reproducción de los experimentos.
Después de graduarse en mayo, Danielson pondrá esta experiencia en investigación a trabajar en la industria química. Ya consiguió un trabajo en controles de proceso, una parte del proceso de fabricación que involucra el control de variables, como temperatura, presión y conductividad, entre otras.cosas.
Los próximos pasos en la investigación de CPI incluyen explorar qué otros plásticos puede tratar el método del equipo y qué productos puede fabricar. Para comenzar, Vlachos dijo que el equipo espera expandir las colaboraciones con colegas en todo el campus y en el Centro de Innovación de Plásticos para explorar otrosavenidas para fabricar productos valiosos mediante la eliminación de desperdicios.
"A medida que avanza esta economía circular, el mundo necesitará fabricar menos plásticos originales porque reutilizaremos materiales fabricados hoy en el futuro", dijo.
Otro objetivo es desarrollar métodos para mejorar el proceso de reciclaje en sí.
"Queremos usar electricidad verde para impulsar el procesamiento químico involucrado en la fabricación de cosas nuevas. Estamos muy lejos en este momento de ver esto, pero ahí es hacia donde nos dirigimos en los próximos 10 a 20 años", dijo Vlachos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Delaware . Original escrito por Karen B. Roberts. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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