Los investigadores convierten en hidrógeno limpio el ácido recuperado de las baterías de coche y los residuos plásticos
El método de fotorreformado se centra en plásticos difíciles de reciclar, como el nailon y el poliuretano, que las actuales tecnologías de reciclado no pueden procesar
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Unos investigadores han desarrollado un reactor alimentado por energía solar que descompone residuos plásticos difíciles de reciclar -como botellas de bebidas, tejidos de nailon y espumas de poliuretano- utilizando ácido recuperado de viejas baterías de coche y convirtiéndolo en hidrógeno limpio y valiosos productos químicos industriales.
Erwin Reisner y Kay Kwarteng
Beverly Low
El reactor, desarrollado por investigadores de la Universidad de Cambridge, funciona con la energía del sol y podría ser una alternativa más barata y sostenible a los actuales métodos de reciclado basados en productos químicos. El equipo afirma que su método podría crear un sistema circular en el que un flujo de residuos resolviera otro. Los resultados se publican en la revista Joule.
La producción mundial de plástico supera los 400 millones de toneladas anuales, pero sólo se recicla el 18%. El resto se quema, se deposita en vertederos o se filtra en los ecosistemas. Los investigadores afirman que su método, conocido como fotoreformación ácida por energía solar, podría formar parte de la solución a la montaña mundial de residuos plásticos.
Los investigadores diseñaron un fotocatalizador lo bastante robusto como para resistir los efectos altamente corrosivos del ácido y, al mismo tiempo, aprovechar el ácido de las baterías de coche usadas, que normalmente se neutraliza y se desecha.
"El descubrimiento fue casi accidental", explica el profesor Erwin Reisner, del Departamento de Química Yusuf Hamied de Cambridge, que dirigió la investigación. "Solíamos pensar que el ácido estaba completamente prohibido en estos sistemas de energía solar, porque simplemente lo disolvería todo. Pero nuestro catalizador desarrollado no lo hizo, y de repente se abrió todo un mundo nuevo de reacciones".
"Los ácidos se han utilizado durante mucho tiempo para romper los plásticos, pero nunca hemos tenido un fotocatalizador barato y escalable que pudiera resistirlos", dijo el autor principal Kay Kwarteng, candidato a doctor en el grupo de investigación de Reisner, que desarrolló el fotocatalizador. "Una vez que resolvimos ese problema, las ventajas de este tipo de sistema se hicieron evidentes".
El método desarrollado por Kwarteng, Reisner y sus colegas trata primero los residuos plásticos con el ácido residual de la batería del coche, rompiendo las largas cadenas de polímeros en bloques químicos de construcción como el etilenglicol, que el fotocatalizador convierte después en hidrógeno y ácido acético (el principal ingrediente del vinagre) cuando se expone a la luz solar.
En las pruebas de laboratorio, el reactor generó altos rendimientos de hidrógeno y produjo ácido acético con gran selectividad. Además, funcionó durante más de 260 horas sin pérdida de rendimiento.
El método funciona con múltiples tipos de residuos plásticos, incluso los que actualmente son difíciles de reciclar, como el nailon y el poliuretano. Esto supone un verdadero avance con respecto a las actuales tecnologías de reciclado que no abarcan los plásticos distintos del PET.
El método funciona no sólo con ácido nuevo de laboratorio, sino también con el ácido recuperado de las baterías de coche. Estas baterías contienen entre un 20 y un 40% de ácido en volumen y se sustituyen cada año en todo el mundo en grandes cantidades. El plomo de estas baterías suele extraerse para su reventa, pero el ácido genera residuos adicionales una vez neutralizado de forma segura.
"Es un recurso sin explotar", afirma Kwarteng. "Si podemos recoger el ácido antes de que se neutralice, podemos utilizarlo una y otra vez para descomponer plásticos: es un auténtico beneficio para todos, ya que evitamos el coste medioambiental de neutralizar el ácido y, al mismo tiempo, lo ponemos a trabajar para generar hidrógeno limpio".
Los investigadores afirman que su método ofrece una reducción potencial de costes del orden de magnitud en comparación con otros enfoques de fotorreformado, en gran parte porque el ácido permite aumentar las tasas de producción de hidrógeno y puede reutilizarse en lugar de consumirse o desperdiciarse.
Kwarteng afirma que, aunque quedan retos por superar -como garantizar que los reactores puedan soportar condiciones corrosivas-, la química fundamental es sólida. "Estos ácidos ya se manipulan con seguridad en la industria", afirma. "La cuestión ahora es la ingeniería: ¿cómo construimos reactores que puedan funcionar continuamente y manejar los residuos del mundo real?".
Los investigadores afirman que su método no sustituirá al reciclado convencional, pero podría complementarlo al tratar plásticos contaminados o mezclados que actualmente no tienen una vía viable de reutilización.
"No prometemos solucionar el problema mundial de los plásticos", afirma Reisner. "Pero esto demuestra que los residuos pueden convertirse en recursos. El hecho de que podamos crear valor a partir de residuos plásticos utilizando luz solar y ácido de batería desechado lo convierte en un proceso realmente prometedor".
El equipo tiene previsto comercializar este proceso con el apoyo de Cambridge Enterprise, la rama de innovación de la Universidad, y con una cuenta de aceleración de impacto del UKRI. La investigación ha sido financiada en parte por el Cambridge Trust, la Real Academia de Ingeniería, el Leverhulme Trust, el Isaac Newton Trust y el Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas (EPSRC), que forma parte del UK Research and Innovation (UKRI). Erwin Reisner es miembro del St John's College de Cambridge. Kay Kwarteng es miembro del Churchill College de Cambridge.
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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