Plásticos con alta capacidad de reciclaje

Vivimos en un mundo de plástico. Tanto es así, que ya se empiezan a ver «rocas» formadas por agregados de microplásticos(1), además de las famosas islas de plástico en el medio de los océanos(2). Pero su uso es muy necesario, por lo que hay que encontrar estrategias que permitan su reutilización y reciclado.

El problema es que, precisamente debido a su estabilidad química y mecánica, no se degradan de ninguna manera, por lo que tirarlos y esperar no es una opción muy inteligente, aunque sea la que se emplea de manera mayoritaria. Pero incluso su reciclaje es difícil. Para reciclar y reutilizar un material, hay dos formas de hacerlo: medios químicos y medios físicos. Para los plásticos, hasta ahora sólo se podían usar medios físicos, porque por su propia estabilidad química era muy difícil lograr reciclar una parte importante del material. Pero esta forma de reciclaje no deja un material de la misma calidad, y suele tener un rendimiento muy malo.

Hasta ahora, que ha salido un artículo muy reciente donde se desarrolla un plástico que se puede reciclar mediante métodos químicos y obtener buenos rendimientos. Comienzan el artículo diciendo que emplean unos polímeros de poliéster y policarbonato, plásticos caros y de uso muy generalizado, como modelos de que su método puede funcionar bien. También explican que el método que emplearon para producir estos plásticos, a los que llaman PC-18, les permitió tener unos polímeros con capacidades mecánicas similares a las de los plásticos industriales, comenzando desde polímeros comerciales obtenidos mediante reciclado y síntesis de grasas y aceites vegetales. Uno de los resultados esperados que observaron es que las temperaturas de cristalización(3) de su nuevo plástico PC-18 es algo más baja que la de los plásticos actuales, pero que no tiene ninguna influencia en su uso industrial.

En la siguiente sección exploran la posibilidad de usar estos plásticos tanto en máquinas modelo de sistemas de extrusión comercial como para filamentos de máquinas de impresión aditiva o impresoras 3D. Como muestra la siguiente figura, los resultados son excelentes. En ella vemos unas muestras que se someten a ensayos de tensión(4), y su comportamiento es el de un plástico de buena calidad, rompiéndose tras una elongación grande.

Resultados de ensayos de elongación junto con el aspecto de las probetas. figura 2.e del artículo citado.

Comprobaron además que podía imprimir en varias superficies de cristal y otros plásticos, cosa que plásticos actuales no pueden hacer tan fácilmente, porque necesitan superficies especiales. Esto sería una ventaja extra de este tipo de plásticos.

Luego tratan el tema del reciclado de este nuevo tipo de polímero en ciclos cerrados(5). Y dado el tipo de plástico que lograron hacer, tienen resultados espectaculares. Logran reciclado químico del material con efectividades muy altas y usando el disolvente metanol. De hecho, pueden incluso reciclar ese plástico con colorantes y mezclado con otros plásticos, como indica la figura siguiente:

En esa pequeña probeta de la izquierda hay diversos plásticos, incluido en nuevo PC-18, se les añade el metanol(MeOH) y se obteine el monómero del PC-18. De la figura 4.b del artículo citado.

El líquido que se observa en la figura del medio está llena del metanol y de los monómeros del PC-18, pero como el material del plástico se evapora mucho antes que el metanol, por simple destilación logran después cristalizar el monómero con una pureza superior al 99% que presentan en la fotografía de la derecha.

En las siguientes secciones del artículo explican que han presentado en el artículo un método que permite tener plásticos que pueden reciclarse de manera indefinida con condiciones muy útiles, una temperatura muy baja de 120º C y el uso de metanol, un producto químico no demasiado peligroso. Continúa después explicando los métodos empleados para producir su plástico, que no es demasiado interesante. Ahora bien, sí que es mucho más interesante terminar este artículo explicitando un poco cómo lo logran. Lo que han hecho es hacer monómeros que tengan cadenas más cortas, que por lo tanto son más fáciles de «cortar».

El artículo se publicó en la revista Nature en febrero de 2021: Nature, vol. 590: Closed-loop recycling of polyethylene-like materials.

(1) Este artículo describe su presencia en las islas Azores: Plasticrust.

(2) La más fácil de medir el a que está situada en el medio del Pacífico, y es la que se suele considerar como tal. El artículo en español de la Wikipedia es muy decente: Wikipedia: Isla de basura.

(3) La temperatura de cristalización de un polímero es la temperatura a la que empieza a hacersa más blando y maleable. El artículo de la Wikipedia es español sobre la temperatura de vitrificación lo explica muy bien: Wiki:Temperatura de transición vítrea.

(4) Los ensayos de tensión consisten en someter a una muestra del material a estudiar con una forma estándar y tirar de sus extremos, para comprobar cuánta fuerza soporta.

(5) Reciclado en ciclos cerrados se refiere a la posibilidad de que el resuado del material pueda realizarse indefinidamente, como sucede por ejemplo con el aluminio o el cobre.