Reciclaje químico: el eslabón perdido

Reciclaje de plásticos: desafíos económicos y medioambientales

A lo largo de un siglo, los plásticos han experimentado una evolución continua y han cosechado grandes éxitos. A pesar de que actualmente son objeto de importantes controversias, no debemos olvidar lo mucho que han cambiado y mejorado nuestra vida cotidiana —mejor conservación de los alimentos, coches más ligeros, protección de bienes y personas, etc. Cada año se producen en el mundo alrededor de 350 millones de toneladas de polímeros. Aunque los productos de plástico tienen una vida muy larga, no son eternos y es necesario encontrar una solución para ellos cuando llegan al final de su vida útil. Es bien sabido que el depósito en vertederos es la opción menos deseable. La recuperación de la energía — el hecho de utilizar los plásticos como fuente de energía — es una posible solución, pero tampoco es totalmente satisfactoria porque, en lugar de servir puramente de combustible, los residuos plásticos podrían constituir una magnífica fuente de nuevos materiales. La buena noticia es que la concienciación está aumentando y abundan las nuevas ideas al respecto.

Los plásticos son muy útiles; gracias a ellos, los tiempos de conservación de los alimentos se han ampliado considerablemente, los vehículos han perdido varios kilos de peso y, por lo tanto, consumen menos, los edificios están mejor aislados, etc. Muchos de ellos son reciclables por lo que pueden considerarse un recurso en lugar de un residuo.

El impulso del reciclaje químico

El proceso de reciclaje mecánico —que consiste en clasificar, lavar, granular y finalmente volver a fundir el material para transformarlo en nuevos productos— es muy eficaz en el caso de objetos hechos con un único polímero (por ejemplo, una garrafa de polietileno) o en el de aquellos objetos cuyos múltiples componentes pueden separarse adecuadamente. Sin embargo, el proceso resulta mucho más complicado cuando se trata de objetos hechos con varios polímeros o materiales íntimamente relacionados (por ejemplo, algunos envases alimentarios multicapa) o de residuos que están contaminados o que contienen sustancias no deseadas. La realidad del asunto es ligeramente más compleja, puesto que a veces es posible reciclar juntos componentes diferentes para obtener una mezcla con la que se pueden crear nuevos objetos. La única restricción es que esos materiales reciclados a menudo tienen un rendimiento inferior y, por lo tanto, se reutilizan en aplicaciones técnicamente menos exigentes que las originales y cuyo mercado es limitado (mobiliario urbano, por ejemplo). Dicho esto, cabe señalar que hoy en día el 50 %* de los distintos envases de plástico que se utilizan en los hogares es fácilmente reciclable.

Un polímero, que constituye el componente principal de todo plástico, está formado por una larga cadena de moléculas que se repiten. Volver al monómero, es decir, a la molécula básica, es uno de los objetivos principales del reciclaje químico.

Por este motivo, el reciclaje químico se centra, en especial por parte de los fabricantes y de numerosas empresas emergentes, en el 50 %* restante. El proceso de reciclaje químico consiste en romper el polímero para transformarlo en moléculas más cortas. El objetivo es crear un monómero, la materia prima de todo polímero, ya sea en uno o varios pasos. El perfeccionamiento de tal proceso permitiría producir un polímero reciclado idéntico al polímero virgen y, por lo tanto, apto para volver a usarse en las aplicaciones más exigentes, como es el envasado de alimentos.

  El reciclaje químico es una vía fundamental para cumplir con los objetivos de reciclaje de plástico, en especial los de la Unión Europea, que impone unas cuotas de plástico que debe reciclarse cada vez más altas. Estas obligaciones de reciclaje no son las únicas; otras prevén la integración de materiales reciclados en los objetos nuevos, entre los que obviamente se incluyen los envases.

Por lo tanto, a partir del 2030, las botellas de bebida tendrán que estar hechas con al menos un 30 % de materiales reciclados que, en la mayor parte de los casos, será PET y, en menor medida, HDPE. Las botellas destinadas a la industria alimentaria deben cumplir con los requisitos sanitarios más estrictos. Por este motivo, se exigirá que los polímeros reciclados tengan exactamente las mismas propiedades que los polímeros vírgenes. El reciclaje químico posibilita el cumplimiento de tales requisitos en este ámbito y por ese motivo está destinado a protagonizar importantes avances en los próximos años. (* fuente: Citeo)

La recogida de botellas de PET en Europa es bastante satisfactoria. Esta es una buena noticia ya que se prevé que en el 2030 se pueda reintroducir en los nuevos envases un 30 % de dicho polímero una vez reciclado.

Los polímeros se dan una cura de rejuvenecimiento

Para entender las reacciones que tienen lugar durante el reciclaje químico, es importante recordar que los plásticos están formados por largas moléculas denominadas polímeros. Estas moléculas no son más que cadenas a lo largo de las cuales se van repitiendo sus eslabones (los monómeros). Por consiguiente, la naturaleza de cada polímero depende del monómero de base. La inmensa mayoría de los plásticos proceden de recursos fósiles, entre los que se incluyen el gas, el petróleo y los subproductos de los procesos de fabricación de combustibles, tales como el etileno o el propileno. Los conocimientos actuales sobre el reciclaje químico conciernen dos tipos de metodologías principales. En primer lugar, está la despolimerización, un proceso que permite obtener directamente el monómero al romper la cadena por unos puntos específicos. En segundo lugar, está el proceso de craqueo (por pirólisis o gasificación) que también consiste en cortar la cadena, aunque en este caso de forma no selectiva por lo que se obtienen múltiples productos. ¿Por qué existen varios procesos distintos? Simplemente, porque cada proceso resulta más o menos adecuado según la naturaleza del polímero y su capacidad para descomponerse en sus elementos básicos. De este modo, la despolimerización puede aplicarse al PS, el PET o el PMMA, mientras que el craqueo resulta adecuado para el reciclaje de las poliolefinas (PE, PP).

Despolimerización: vuelta a los básicos de los plásticos

Como su nombre sugiere, la despolimerización consiste en devolver el polímero al estado de monómero cortándolo por sitios específicos. El objetivo consiste, por lo tanto, en restablecer el plástico a su estado original mediante un proceso que los especialistas denominan «de plástico a monómero». Actualmente hay tres tecnologías que son objeto de abundante investigación.

La despolimerización térmica consiste en calentar los plásticos a una temperatura superior a 450° para obtener una solución líquida que contiene aproximadamente el 95 % del monómero original. Resulta especialmente eficaz en el caso del PMMA y el PS. La empresa canadiense Pyrowave y la americana Agylix han desarrollado procesos que utilizan esta tecnología para reciclar poliestireno (envases de yogur, cajas isotérmicas, perchas, etc.) transformándolo en estireno, que puede reutilizarse en la fabricación de polímeros estirénicos.  
La despolimerización química (solvólisis) consiste en usar un reactivo para descomponer la matriz polimérica.  Esta técnica recibe distintos nombres según el reactivo utilizado: hidrólisis cuando el reactivo es el agua, alcohólisis cuando se trata de un alcohol y glicólisis cuando se usa glicol. Este último es el más usual con diferencia. Las distintas técnicas de despolimerización química se utilizan generalmente con polímeros generados por policondensación como el PET y la PA. En particular, el PET, el polímero con el que se hacen las botellas de agua, es uno de los que suscitan mayor interés dentro del ámbito del reciclaje químico debido a que podría permitir a los fabricantes del sector cumplir los elevados niveles de incorporación de material reciclado establecidos por las regulaciones o por compromisos autoadquiridos.

Como resultado de una asociación entre Ioniqa Technologies, Indorama Ventures, Mares Circulares y The Coca-Cola Company, las futuras botellas de la marca estadounidense podrían fabricarse con residuos plásticos marinos. Los primeros prototipos cumplen todas sus promesas, pero llevará algunos años verlos en los estantes.

Uno de los ejemplos más notables es el de la empresa neerlandesa Ioniqa Technologie, que ha establecido un acuerdo con la compañía Coca-Cola para garantizar el suministro, de cara al 2030, del material de PET reciclado (rPET) necesario para cumplir los «futuros requisitos» de los envases plásticos. La empresa japonesa Jeplan propone también reciclar PET, en este caso a partir de tejidos o de envases, mediante glicólisis, un método que permite procesar polímeros opacos o de color. Finalmente, esta es también la técnica desarrollada por la empresa italiana Aquafil, muy conocida actualmente por su producto Econyl®, una poliamida hecha a partir de redes de pesca y alfombras usadas.

Desde hace ya algunos años, la prensa especializada viene informando regularmente sobre la despolimerización enzimática y las famosas «enzimas glotonas» capaces de absorber cantidades inusitadas de plástico.

El término es ligeramente engañoso porque estas enzimas no se alimentan de polímeros, sino que, y esto sigue siendo todo un logro, rompen la cadena molecular para reconvertir el plástico en un monómero. Por ahora, esta transformación está satisfaciendo todas las expectativas en el caso de polímeros tales como el PET y el PLA. El único inconveniente es su lentitud, ya que estas enzimas tardan varias semanas en romper las cadenas. Sin embargo, la empresa francesa Carbios declaró recientemente haber logrado modificar genéticamente las enzimas de tal modo que son capaces de «digerir» los polímeros en menos de 20 horas dentro de un tanque a una temperatura constante de 60°C.

Enzimas devoradoras de polímeros. En realidad, las enzimas simplemente rompen las cadenas de polímero, transformándolo de nuevo en el material de partida. Esta técnica resulta especialmente eficaz en el caso del PET y el PLA.

Craqueo mediante pirólisis y gasificación: los polímeros sufren un golpe de calor

Después de calentarlos a altas temperaturas, los polímeros se craquean y posteriormente se transforman en un nuevo polímero virgen.

Si bien es bastante fácil transformar un monómero en un polímero, el proceso inverso no lo es tanto. En algunos casos, la operación requiere la intervención de la tecnología de pirólisis. Este proceso consiste en el craqueo del polímero para obtener moléculas más pequeñas. Para hacerlo, se calienta los polímeros a temperaturas de entre 350°C y 650°C en una atmósfera sin oxígeno. En particular, el proceso produce un aceite que, una vez transformado (en un craqueador de vapor), se reutilizará para formar un nuevo polímero virgen.

Otra técnica, denominada gasificación, consiste en calentar los polímeros muy rápidamente a temperaturas de hasta 1 200°C para obtener un volumen de gas todavía mayor. La principal diferencia con respecto a la técnica de la pirólisis es que en la pirólisis interviene un volumen de oxígeno mucho mayor. El resultado de este proceso es la producción de un gas de síntesis. Estas técnicas, en particular el reciclaje por pirólisis, están siendo desarrolladas por numerosas empresas de plásticos tales como: Sabic, BASF (Chemcycling) y Dow. La tecnología de gasificación es también objeto de un importante proyecto impulsado por la empresa tecnológica Enerkem en los Países Bajos. 

Disolución: otro proceso que funde el corazón de los polímeros

La disolución es otro proceso que se utiliza para aislar las cadenas moleculares sin romperlas. En este caso no intervienen sustancias químicas que modifiquen el polímero. En otras palabras, esta técnica permite reciclar el polímero sin tener que seguir el camino inverso hasta el monómero. Esta tecnología, que estrictamente no se puede considerar reciclaje químico, tiene numerosas ventajas. El polímero se purifica y se eliminan todos los aditivos o contaminantes. Sobre el papel es prácticamente el proceso ideal porque requiere muy poca energía y los disolventes utilizados, como la acetona o el estireno, se pueden recuperar con facilidad después de su uso.
La empresa alemana APK anunció recientemente que había logrado crear un disolvente capaz de separar los envases multicapa para recuperar los diferentes polímeros iniciales con la pureza necesaria para usarlos en nuevos envases de cosméticos o alimentos. En los Estados Unidos, Purecycle Technologies se ha interesado en el PP (polipropileno), uno de los polímeros más ampliamente usados en el mundo: afirman que de cara al 2021 serán capaces de reciclar 50 000 toneladas anuales de PP mediante procesos químicos, incluso cuando los residuos estén significativamente sucios. En Polystyvert, su vecina canadiense, disuelven el poliestireno obteniendo un aceite esencial en el que se restauran las características de la resina virgen. La principal proeza reside en un proceso de purificación que elimina todo tipo de impurezas. Este representa un gran paso adelante dado que hoy en día el poliestireno gris, ampliamente utilizado en la construcción, raramente se recicla.

Enlaces
www.agilyx.com/
www.pyrowave.com/
https://ioniqa.com/
www.jeplan.co.jp/en/
www.aquafil.com/
https://carbios.fr/
www.sabic.com/
www.basf.com/
https://dont-waste.dow.com/en-us
https://purecycletech.com/
https://enerkem.com/
www.polystyvert.com/en/