21.12.2022 - Angewandte Chemie

Por fin: El plástico resistente puede reciclarse

Nuevo hito: los investigadores reciclan el nailon-6 a temperaturas suaves y sin productos químicos tóxicos

El nailon-6 es un plástico resistente y no biodegradable que no puede reciclarse por métodos convencionales. Ahora, un equipo de EE.UU. ha presentado una nueva vía en la revista Angewandte Chemie: con un catalizador trisamido de lantano de fácil acceso, el nailon-6 puede despolimerizarse de forma muy selectiva, casi cuantitativa, sin disolventes y a temperaturas moderadas para recuperar el monómero, la ε-caprolactama. Los monómeros se extraen secuencialmente de un extremo del polímero, como si se desenhebraran las perlas de una cadena.

El nailon es el tejido con el que se fabrican las medias. También es el material elegido para muchas aplicaciones en ámbitos como la fabricación de automóviles, los envases, las infraestructuras, los textiles y la pesca. Sus ventajosas propiedades, como la elasticidad, la resistencia química, la alta resistencia a la tracción y a la abrasión, se interponen con su biodegradabilidad. Las redes de pesca de nailon abandonadas, por ejemplo, representan alrededor del 10% de los residuos plásticos de los océanos.

Industrialmente, la variante Nylon-6 se fabrica mediante una polimerización de apertura en anillo de ε-caprolactama a una escala de 5 millones de toneladas al año. Se prevé que el volumen del mercado alcance los 21.500 millones de dólares en 2026. Los montones de basura crecen proporcionalmente, aumentando el peligro para el medio ambiente y nuestra salud. Además, la producción de nailon-6 tiene una gran huella deCO2. El monómero, ε-caprolactama, se fabrica a partir de materias primas fósiles en un costoso proceso de varias etapas. Su recuperación permitiría conservar recursos y ahorrar costes de producción y energía. Por tanto, existe una gran demanda de economía circular para el nailon-6.

Aunque el reciclado de otros plásticos está aumentando lentamente, el Nylon-6 es muy difícil de reciclar. Fundirlo para darle una nueva forma no es posible porque se descompone parcialmente a las altas temperaturas necesarias. Tampoco es posible quemarlo para producir energía porque forma compuestos tóxicos como el cianuro de hidrógeno. Los métodos anteriores de reciclado químico han resultado demasiado complejos e ineficaces o requieren productos químicos problemáticos.

Un equipo dirigido por Yosi Kratish y Tobin J. Marks de la Universidad Northwestern (Evanston, EE.UU.) y el Laboratorio Nacional de Energías Renovables (Golden, EE.UU.) ha desarrollado ahora un nuevo proceso catalítico eficiente para reciclar el nailon-6. El nailon-6 se despolimeriza en ε-caprolactama con una selectividad superior al 95 % y un rendimiento superior al 90 %, sin disolventes ni productos químicos tóxicos y a una temperatura comparativamente suave de 240 °C. Las mezclas de polietileno, polipropileno o tereftalato de polietileno no interfieren.

El éxito del equipo se basa en un catalizador basado en complejos trisamido de metales de tierras raras disponibles en el mercado. Un complejo de lantano demostró la mayor actividad catalítica. Los datos experimentales y los cálculos sugieren un mecanismo novedoso para la reacción. En el primer paso, se elimina un ion hidrógeno de un enlace N-H amida terminal y el catalizador se une covalentemente al polímero. Posteriormente, las unidades de ε-caprolactama se separan una a una del extremo de la cadena en un proceso de backbiting.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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