Un nuevo método hace que el reciclaje del vidrio acrílico sea económicamente viable
El sector podría adoptar este método de inmediato
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Más barato, mejor y más práctico: unos investigadores de la ETH de Zúrich han desarrollado un nuevo método para descomponer el vidrio acrílico casi por completo en sus componentes químicos individuales, sin necesidad de disolventes ni grandes cantidades de calor. Esto pone al alcance de la mano el reciclaje del vidrio acrílico.
En todo el mundo se utilizan grandes cantidades de vidrio acrílico en una amplia gama de aplicaciones, desde cristales de ventanas y luces traseras de coches hasta muebles. Con demasiada frecuencia, el vidrio acrílico sigue acabando como residuo, a pesar de que se presta muy bien al reciclaje.
La profesora de la ETH Athina Anastasaki, especialista en ciencia de materiales, lleva años trabajando en formas de descomponer de manera eficiente el vidrio acrílico en sus componentes básicos para su reutilización. En estudios anteriores, su equipo demostró que este proceso, conocido como despolimerización, era posible en principio, pero solo bajo condiciones específicas. Por ejemplo, los investigadores de la ETH tenían que modificar químicamente las cadenas poliméricas para introducir «enlaces débiles». Otros enfoques requerían grandes cantidades de disolventes o catalizadores, o luz ultravioleta, para iniciar o mantener la despolimerización.
El nuevo enfoque ahorra energía y dinero
La profesora de la ETH y su equipo han desarrollado ahora un nuevo enfoque, mucho más sencillo, para reciclar los polímeros del vidrio acrílico. Han publicado sus hallazgos en la revista página externa *Nature Chemistry*.
Con el nuevo método, los investigadores pueden descomponer el polímero casi por completo en sus componentes básicos, conocidos como monómeros. El rendimiento de monómeros puede alcanzar hasta el 98 %. El material recuperado es, además, extremadamente puro, incluso cuando la materia prima contiene colorantes o impurezas. Los monómeros recuperados pueden utilizarse para producir nuevos polímeros de la misma calidad que los obtenidos durante el procesamiento inicial.
Además, el proceso requiere una cantidad de energía significativamente menor que otros métodos. La despolimerización comienza a poco más de 200 grados Celsius, en comparación con los 400 grados como mínimo que se requerían anteriormente. Por otra parte, el proceso no utiliza ningún tipo de disolvente. «Lo que hace que nuestro nuevo enfoque sea tan interesante es su sencillez», afirma Richard Whitfield, autor principal del estudio y antiguo investigador asociado del grupo de Anastasaki.
Basta con una sola sustancia
En el corazón del nuevo método se encuentra un único compuesto químico perteneciente a una clase de sustancias conocidas como N-hidroximidas. Este reactivo, disponible en el mercado y de bajo coste, ataca las cadenas poliméricas del vidrio acrílico, rompiéndolas y liberando los monómeros. Una vez añadido el reactivo, la reacción se desarrolla por sí sola.
La elección del reactivo no fue una coincidencia. «Buscamos sistemáticamente hasta que encontramos esta sustancia». Ese único reactivo basta para iniciar la despolimerización. «Lo único que nos sorprendió fue que un solo compuesto químico fuera realmente suficiente para la reacción», explica Anastasaki.
En su búsqueda de un reactivo adecuado, su grupo colaboró con los profesores de química de la ETH Tae-Lim Choi y Gunnar Jeschke. «Sin la excelente colaboración con estos dos colegas, muchas preguntas habrían quedado sin respuesta», subraya Anastasaki.
Patente registrada, se buscan licenciatarios
Otros métodos de reciclaje químico de plásticos se basan en un proceso conocido como pirólisis, en el que los polímeros plásticos se descomponen en sus componentes básicos a altas temperaturas, normalmente por encima de los 400 grados Celsius. Además, los monómeros recuperados suelen ser relativamente impuros, con niveles de impurezas de hasta el 3 %. Esto puede afectar negativamente a la calidad del plástico producido a partir de ellos.
La ETH de Zúrich ha presentado una solicitud de patente para el nuevo método y ahora busca licenciatarios. «La competencia en el reciclaje químico de plásticos es feroz», afirma Anastasaki, «especialmente en EE. UU., donde grandes grupos de investigación con amplia financiación trabajan en este campo». Sin embargo, gracias a la sólida financiación básica proporcionada por la ETH de Zúrich, Anastasaki puede plantar cara a estos grupos —y, en esta ocasión, incluso va un paso por delante de sus competidores estadounidenses—.
La industria podría adoptar el método de inmediato
La industria química ha mostrado interés por el nuevo método. Una ventaja clave es que podría implementarse utilizando la infraestructura existente y los procesos estándar. «El inconveniente de nuestros enfoques anteriores era que las empresas habrían tenido que modificar sus procesos y equipos para aplicarlos. Para la mayoría de las empresas, eso resultaría demasiado caro», explica Anastasaki.
Sus próximos pasos consistirán en ampliar la escala del método y comprender en detalle los mecanismos de reacción. Partiendo de estos conocimientos, los investigadores de la ETH pretenden desarrollar sustancias que aceleren aún más la descomposición de los polímeros y mejoren el rendimiento de monómeros.
Sin embargo, hay un pequeño inconveniente: el método solo funciona con el cristal acrílico. Se necesitan enfoques diferentes para descomponer otros plásticos en sus componentes básicos. No obstante, la científica especializada en materiales se mantiene optimista: «Intentaremos aplicar el mismo principio al poliestireno, uno de los plásticos más utilizados en el mundo», afirma Anastasaki.
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