Nuestros residuos plásticos se pueden utilizar como materia prima para detergentes gracias a un método catalítico mejorado.

Hemos logrado acumular tanta basura plástica que resulta desalentador pensar en lo que se podría hacer con toneladas y toneladas de desechos no biodegradables. Y por mucho que intentemos reducir nuestra dependencia de los plásticos de un solo uso, seguimos aumentando la acumulación mundial de basura plástica. Eventos como la pandemia de COVID-19 solo sirvieron para ampliar su uso para equipos de protección personal y envases desechables y para llevar.

Pero, para los investigadores de la Universidad de California en Santa Bárbara, el envase de un solo uso de una persona es la materia prima útil para otra. En un artículo publicado en la revista Chem, han reimaginado el valor de los plásticos de un solo uso, con mejoras en un proceso innovador que puede convertir las poliolefinas, el tipo de polímero más común en los envases de un solo uso, en valiosos alquilaromáticos: moléculas que subyacen a los plásticos. tensioactivos, los componentes activos de los detergentes y otros productos químicos útiles.

"Si ahora fabricamos estos tensioactivos a partir de combustibles fósiles y se pueden fabricar a partir de plásticos de desecho, entonces ya no se utilizarán combustibles fósiles para fabricar tensioactivos y se obtendrá otro uso del carbono que se destina a los plásticos", afirmó. Susannah Scott, profesora de ingeniería química y titular de la Cátedra Mellichamp de Procesamiento Catalítico Sostenible de la UCSB. En lugar de quemarlos o enterrarlos en vertederos (prácticas que representan las principales formas en que manejamos actualmente los desechos plásticos), los plásticos se reutilizan en un método que ataja los procesos "sucios" convencionales para fabricar tensioactivos y al mismo tiempo les da a los plásticos de un solo uso una oportunidad más de utilidad. .

Los investigadores se basaron en trabajos anteriores en los que presentaron un método catalítico para romper los fuertes enlaces carbono-carbono que hacen que el plástico sea un material difícil de degradar y luego reorganizar las cadenas moleculares en anillos alquilaromáticos. Aunque eficaz, dijo Scott, el proceso original, basado en un catalizador de platino sobre alúmina, era lento y su rendimiento de moléculas alquilaromáticas era bajo. "Lo que hemos hecho en este documento es mostrar cómo hacerlo mucho mejor", dijo.

La clave de su método es aumentar la acidez del catalizador de alúmina original mediante la adición de cloro o flúor. Con los sitios ácidos agregados, el equipo pudo aumentar la velocidad y la selectividad de su proceso.

"Simplemente grita", dijo Scott. "Hace que los alquilaromáticos sean más rápidos y podemos ajustarlos para producir moléculas del tamaño correcto". En el nuevo artículo, se centraron en encontrar la proporción óptima de sitios ácidos a sitios metálicos en su catalizador, explicó. “Resulta que trabajan juntos. Tienen diferentes roles, pero es necesario que ambos estén ahí y en la proporción correcta para que el ciclo catalítico no se atasque en ningún punto”.

Además, su proceso en un solo recipiente funciona a temperaturas moderadas, lo que requiere un bajo aporte de energía. Si bien el método originalmente tomaba 24 horas para convertir el plástico en moléculas alquilaromáticas, el proceso mejorado puede completar la tarea en un par de horas, aumentando la cantidad de plástico que se puede convertir en un reactor de tamaño razonable.

Según Scott, con más mejoras, este método podría estar en camino de convertirse en un proceso comercial viable. El objetivo final es generalizar su uso, lo que permitiría e incentivaría la recuperación de plásticos de un solo uso. Utilizando plásticos de desecho como materia prima muy abundante, las empresas químicas podrían tomar las moléculas alquilaromáticas resultantes de este proceso y transformarlas en tensioactivos que se formulan en jabones, líquidos de lavado, limpiadores y otros detergentes.

"Lo ideal sería reutilizar el plástico de desecho para un propósito con un volumen de producción lo suficientemente grande, para el cual exista una demanda significativa, a fin de hacer mella en el problema del plástico", explicó Scott. Para determinar si este método es realmente sostenible, añadió, sería necesario someterse a una evaluación del ciclo de vida, en la que se calcula en cada paso la energía gastada y los gases de efecto invernadero emitidos. El uso de material de desecho garantiza que no se produzcan emisiones adicionales de gases de efecto invernadero para crear la materia prima, pero la energía necesaria para ejecutar el proceso catalítico y separar las moléculas deseadas debería tenerse en cuenta antes de ampliarlo, dijo Scott. Si se aprueba, el método podría desplazar los procesos que utilizan más combustibles fósiles y que se utilizan para crear tensioactivos desde cero.

"Necesitaremos múltiples objetivos para abordar el problema de los residuos plásticos, pero este es bastante grande", dijo Scott. "Vale la pena hacerlo".

La investigación sobre este estudio también fue realizada por Jiakai Sun, Yu-Hsuan Lee y Mahdi M. Abu-Omar en UCSB; Ryan D. Yappert y Baron Peters de la Universidad de Illinois, Urbana-Champaign; y Anne M. LaPointe y Geoffrey W. Coates en la Universidad de Cornell.

Susannah Scott tiene nombramientos conjuntos en la facultad como Profesora Distinguida tanto en Ingeniería Química como en Química y Bioquímica.

Sonia FernandezRedactor científico sénior (805) [email protected]

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