Un nuevo método para el suprarreciclaje del polietileno
Adecuado para la producción en serie como materia prima para el nailon
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Sería muy beneficioso para el medio ambiente y el clima que, en el futuro, el nailon —conocido químicamente como poliamida— pudiera producirse a gran escala a partir de residuos plásticos, en lugar de a partir del petróleo, como ha sido habitual hasta ahora. En el LIKAT de Rostock, un grupo de químicos está investigando esta vía. Han logrado convertir de forma selectiva el polietileno —el componente principal de todos los residuos plásticos— en ácidos dicarboxílicos, que pueden servir como precursores químicos del nailon. La reacción se produce en condiciones suaves y ni siquiera requiere un catalizador. El objetivo es desarrollar un proceso a escala de planta piloto. Para ello, el equipo pretende aumentar la selectividad y dilucidar los mecanismos de reacción.
La pirólisis ya no es sostenible
El polietileno, el material utilizado en las omnipresentes bolsas de plástico, junto con el polipropileno, representa cuatro quintas partes de los residuos plásticos —unos 400 millones de toneladas métricas al año en todo el mundo—. La pirólisis se ha convertido en el método establecido para el reciclaje químico de estas poliolefinas, tal y como explica el Dr. Esteban Mejía, jefe de grupo en el Instituto Leibniz de Catálisis (LIKAT): «El plástico se quema de forma controlada a temperaturas de hasta 600 grados Celsius».
Aunque el resultado es, efectivamente, «aceite de alta calidad» y el proceso no emite CO₂, el enorme consumo de energía implica que la pirólisis deja una huella de CO₂ tan grande que las autoridades medioambientales están dando la voz de alarma. En EE. UU., ya se están cerrando plantas de pirólisis.
Las especies reactivas de oxígeno como herramienta
Esto plantea la cuestión de las alternativas. Los investigadores conocen varios procesos catalíticos que funcionan de forma oxidativa, al igual que la pirólisis, afirma Esteban Mejía. «En estos procesos, se forma una especie reactiva de oxígeno —que denominamos ROS— en la superficie del polietileno». Como saben ahora los químicos, son precisamente estas especies las que importan. El Dr. Mejía explica: «Las ROS descomponen químicamente el polietileno. Básicamente, corroen el material».
Sin embargo, esta reacción requiere alta presión, lo que hace que el proceso sea explosivo. «No es fácil llevarlo a una escala práctica». Además, los catalizadores se basan en metales preciosos, lo que encarece todo el proceso y lo hace dependiente del volátil mercado de las materias primas.
Durante su revisión bibliográfica, el grupo del Dr. Mejía encontró informes de colegas que habían producido ácido dicarboxílico de polietileno con longitudes de cadena no específicas, incluso utilizando ácido nítrico altamente concentrado a 180 grados Celsius y en un microondas. «Se trata de procesos bastante agresivos», afirma Esteban Mejía, «pero nos intrigaba la idea de seguir explorando la vía del ácido nítrico y simplificar el proceso».
Más sencillo significa: diluido y utilizando H₂O₂
Desde abril de 2026, un investigador posdoctoral, el Dr. Satyajit Panda, ha estado trabajando en el tema, con la ayuda temporal de un estudiante de máster de la Universidad de Rostock. A través de una investigación más exhaustiva y de un proceso de ensayo y error, tal y como lo describe el Dr. Mejía, el grupo llegó finalmente a una reacción sencilla. El resultado fue fascinante: «Se introducen trozos de una bolsa de plástico en un tubo de ensayo que contiene ácido nítrico muy diluido y peróxido de hidrógeno, se calienta la mezcla hasta un máximo de 120 grados y se observa cómo se disuelve el polietileno».
Sin embargo, controlar la reacción no es tan sencillo. «Es importante mantener un régimen específico de aporte de calor», explica Esteban Mejía. Esto se debe a que la conversión del polietileno en ácido dicarboxílico implica varias etapas. Si se deja que los productos intermedios permanezcan demasiado tiempo, la reacción se desarrolla de forma subóptima y, en última instancia, da lugar a una mezcla compleja.
Selectividad y mecanismo de reacción
El ácido dicarboxílico está formado por cadenas de átomos de carbono de longitudes variables. Las publicaciones anteriores recogen resultados de reacciones con longitudes de cadena que oscilan entre dos y más de 40 átomos de carbono. «Los autores lo utilizaron como tensioactivo para la producción de jabón», afirma Esteban Mejía. Sin embargo, el producto objetivo de los químicos de Rostock es una materia prima viable para la poliamida, más conocida como nailon. El ácido dicarboxílico con una longitud de cadena de exactamente seis átomos de carbono es adecuado para este fin. Y eso plantea mayores exigencias en cuanto a la selectividad de la reacción y a los procesos de separación.
En sus experimentos, los químicos del LIKAT ya han logrado reducir la longitud de la cadena de su producto a entre cuatro y diez átomos de carbono. Esperan mejorar aún más este resultado en colaboración con el Prof. Dr. Udo Kragl, del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Rostock. Entre otras cosas, han solicitado financiación para el proyecto a la DFG con este fin.
En este proyecto, también tienen la intención de trabajar con analistas de LIKAT para dilucidar el mecanismo de reacción: el objetivo principal, como explica Esteban Mejía, es determinar «qué intermedios se forman durante el proceso de reacción, cuándo se forman y con qué rapidez». Además, colaboran con un colega de la Universidad de Guayaquil, en Ecuador, que investiga la influencia de la luz sobre la función de las especies reactivas de oxígeno (ROS) en experimentos fotoquímicos.
La basura como materia prima para un producto fabricado en serie
Se estima que en todo el mundo se producen ocho millones de toneladas métricas de poliamida, siendo el petróleo la principal materia prima. Con la posibilidad de reciclar químicamente el polietileno, una gran parte de los residuos plásticos podría servir como materia prima alternativa. El Dr. Esteban Mejía afirma: «El procesamiento a gran escala para la producción de nailon reduciría el impacto medioambiental y haría que la industria dejara de depender de las materias primas fósiles en este ámbito».
El grupo del Dr. Mejía está preparando actualmente un artículo para su publicación en THE JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY. También han recibido una invitación de Singapur para presentar los resultados de su investigación en la Conferencia de Catálisis del Sudeste Asiático, que se celebrará en diciembre.
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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