Una sustancia comercial permite recuperar materia prima de gran pureza incluso de plásticos coloreados. La industria ya estudia cómo aprovechar el proceso.
- ♻️ Hasta un 98 % de recuperación: el proceso permite descomponer casi por completo el polímero en sus componentes originales.
- 🌡️ Temperaturas mucho más bajas: la reacción comienza a poco más de 200 °C, frente a los 400 °C de otros métodos.
- 🧪 Un único compuesto químico: no necesita disolventes ni una combinación compleja de reactivos.
- 🔬 Material recuperado de gran pureza: funciona incluso con metacrilato coloreado o que contiene impurezas.
- 🏭 Compatible con instalaciones industriales existentes: podría reducir las inversiones necesarias para introducir esta tecnología.
Un equipo de investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH Zúrich) ha desarrollado un método para recuperar hasta el 98 % de los componentes químicos del metacrilato, uno de los plásticos transparentes más utilizados en la industria. El procedimiento necesita un único compuesto químico, prescinde de disolventes y comienza a funcionar a temperaturas poco superiores a los 200 °C, frente a los 400 °C que requieren otros procesos de reciclaje químico.
El avance, publicado en la revista científica Nature Chemistry, podría facilitar que grandes cantidades de metacrilato desechado regresen al circuito productivo sin perder las propiedades que hacen tan valioso este material.
Un plástico que puede reciclarse, pero que sigue acabando como residuo
El metacrilato, conocido técnicamente como polimetilmetacrilato (PMMA) y comercializado bajo marcas como Plexiglas, se encuentra en numerosos productos cotidianos.
Se utiliza para fabricar mamparas transparentes, ventanas, componentes de automóviles, muebles, expositores comerciales, elementos de iluminación y equipos industriales.
Su transparencia, resistencia a la intemperie y facilidad de fabricación lo convierten en una alternativa al vidrio en determinadas aplicaciones.
Sin embargo, una parte importante de este material termina desechándose, pese a que sus características químicas permiten recuperar las sustancias utilizadas originalmente para fabricarlo.
El problema no es tanto la posibilidad de reciclarlo como el coste y la complejidad de hacerlo.
Los procedimientos convencionales de reciclaje químico pueden necesitar temperaturas elevadas, grandes cantidades de energía o tratamientos adicionales para separar los productos recuperados.
Estas condiciones dificultan que el reciclaje compita económicamente con la fabricación de metacrilato nuevo.
Cómo funciona el nuevo método de reciclaje
El equipo dirigido por la profesora Athina Anastasaki, especialista en ciencia de materiales de la ETH Zúrich, ha desarrollado una alternativa basada en una reacción denominada despolimerización.
Para comprender su funcionamiento, hay que tener en cuenta cómo se fabrica el metacrilato.
Este plástico está formado por largas cadenas moleculares constituidas por la repetición de pequeñas unidades químicas llamadas monómeros.
Durante la fabricación, estas unidades se unen mediante un proceso de polimerización para formar el material sólido.
La despolimerización realiza el proceso inverso: rompe las cadenas para recuperar los monómeros originales.
La innovación de los investigadores suizos consiste en conseguir esa descomposición utilizando una sola sustancia perteneciente a la familia de las N-hidroxiimidas.
Se trata de un reactivo disponible comercialmente y relativamente económico que favorece la ruptura de las cadenas del polímero.
Una vez incorporado al material y alcanzadas las condiciones adecuadas de reacción, comienza la despolimerización y se liberan los monómeros.
El procedimiento presenta tres características especialmente relevantes:
1. Necesita menos temperatura. La reacción comienza a temperaturas ligeramente superiores a 200 °C. Esto supone una reducción de casi 200 °C respecto a determinados procedimientos de reciclaje químico que requieren al menos 400 °C.
2. No utiliza disolventes. El proceso evita incorporar grandes volúmenes de líquidos para facilitar la reacción, lo que simplifica las operaciones y puede reducir los costes asociados a su recuperación y tratamiento.
3. Recupera materia prima de elevada pureza. Los investigadores han conseguido rendimientos de monómeros de hasta el 98 %, incluso cuando el material inicial contiene colorantes u otras impurezas.
Este último resultado es especialmente importante porque permite fabricar nuevos polímeros de calidad comparable a los obtenidos con materias primas originales.
Recuperar metacrilato de colores sin perder calidad
Uno de los principales obstáculos del reciclaje químico es la presencia de aditivos y contaminantes.
Los plásticos comerciales rara vez están compuestos exclusivamente por el polímero principal. Pueden incorporar pigmentos, estabilizantes y otras sustancias destinadas a modificar su apariencia o comportamiento.
Estas sustancias complican la recuperación de materias primas suficientemente puras.
En determinados procesos de pirólisis, los monómeros recuperados pueden presentar concentraciones de impurezas de hasta el 3 %, según explica la ETH Zúrich.
Aunque ese porcentaje pueda parecer pequeño, puede afectar a las propiedades del nuevo plástico.
El método desarrollado por los investigadores suizos consigue recuperar monómeros de gran pureza incluso a partir de metacrilato coloreado.
Esto abre la posibilidad de aprovechar residuos que presentan mayores dificultades para reincorporarse a procesos de fabricación exigentes.
Además, recuperar los monómeros permite fabricar nuevamente el polímero, en lugar de limitarse a triturar el plástico y utilizarlo en aplicaciones de menor valor.
Conviene distinguir ambos procedimientos.
El reciclaje mecánico transforma físicamente los residuos para fabricar nuevos productos, mientras que el reciclaje químico busca recuperar sus componentes moleculares.
Ambas tecnologías pueden resultar complementarias, dependiendo de la composición, el estado y el destino del residuo.
Una tecnología que podría aprovechar las fábricas existentes
Más allá de sus resultados químicos, una de las principales ventajas del descubrimiento es su posible aplicación industrial.
Numerosas tecnologías de reciclaje funcionan correctamente en el laboratorio, pero encuentran dificultades cuando deben procesar grandes cantidades de residuos.
La necesidad de construir instalaciones específicas, incorporar nuevos equipos o modificar profundamente las líneas de producción puede hacer que su implantación resulte demasiado costosa.
Según los investigadores, el nuevo procedimiento podría utilizarse con infraestructuras industriales y procesos convencionales, sin exigir las modificaciones importantes que necesitaban sus anteriores métodos.
Esta compatibilidad podría facilitar su adopción por parte de fabricantes y empresas especializadas en reciclaje.
La ETH Zúrich ya ha presentado una solicitud de patente y está buscando empresas interesadas en obtener licencias para utilizar la tecnología.
También ha confirmado que el sector químico ha mostrado interés en el desarrollo.
No obstante, aunque el procedimiento ofrece ventajas económicas potenciales, todavía será necesario comprobar sus costes reales cuando se aplique a escala industrial.
Una temperatura de reacción inferior no equivale automáticamente a reducir el consumo energético a la mitad. El balance dependerá también del tiempo de tratamiento, la cantidad de material procesado, la recuperación de los monómeros y las operaciones auxiliares.
El siguiente desafío: ampliar el proceso a otros plásticos
Por el momento, el procedimiento presenta una limitación importante: funciona específicamente con el metacrilato y no puede aplicarse directamente a cualquier residuo plástico.
Los diferentes polímeros tienen estructuras químicas distintas y no todos responden de la misma manera a los reactivos utilizados para romper sus cadenas.
Por eso, una tecnología eficaz para recuperar PMMA no necesariamente servirá para reciclar polietileno, polipropileno o poliestireno.
Los investigadores quieren estudiar con mayor detalle los mecanismos químicos responsables de la reacción y desarrollar sustancias capaces de acelerar todavía más la despolimerización.
También pretenden aumentar la escala del proceso para comprobar su comportamiento fuera del laboratorio.
Uno de sus próximos objetivos será explorar si el mismo principio puede adaptarse al poliestireno, otro plástico ampliamente utilizado en envases, embalajes y productos industriales.
Conseguirlo ampliaría considerablemente las posibles aplicaciones de esta estrategia.
Qué puede aportar a la economía circular
La principal contribución del descubrimiento es que aborda uno de los grandes problemas del reciclaje de plásticos: recuperar materiales de calidad suficiente mediante procedimientos que puedan resultar económicamente competitivos.
Cuando un residuo puede transformarse nuevamente en materia prima para fabricar el mismo producto, se facilita la creación de circuitos de materiales más cerrados.
En el caso del metacrilato, esto podría reducir la necesidad de producir nuevos monómeros a partir de materias primas fósiles y evitar que parte de los residuos termine en vertederos o instalaciones de eliminación.
Sin embargo, para determinar su beneficio ambiental real será necesario evaluar el consumo energético completo, la fabricación y utilización del reactivo, las emisiones asociadas y el tratamiento de los residuos secundarios.
También habrá que comprobar cómo se comporta la tecnología con mezclas de materiales procedentes de sistemas reales de recogida.
El resultado obtenido por la ETH Zúrich demuestra que es posible recuperar hasta el 98 % de los monómeros del metacrilato mediante un procedimiento químico más sencillo y a menor temperatura.
Su interés reside precisamente en esa combinación de rendimiento, pureza y compatibilidad industrial. Si las próximas pruebas confirman su viabilidad económica y ambiental, podría convertirse en una nueva vía para mantener el metacrilato en circulación durante más tiempo.
Vía ETH Zúrich
Más información: Lower-temperature bulk depolymerization of commercial polymethacrylates
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