Solvente

Clara Goldsberry | 30 de noviembre de 2020

Los materiales plásticos multicapa se han utilizado en miles de aplicaciones en envases alimentarios y médicos. Impiden la entrada de luz, oxígeno y humedad, evitando que las jeringas esterilizadas se ensucien y alargando la vida útil de los alimentos. Según un comunicado de prensa de la Universidad de Wisconsin-Madison (UW-Madison), cada año se producen en todo el mundo alrededor de 100 millones de toneladas de termoplásticos multicapa, cada uno compuesto por hasta 12 capas de diferentes polímeros. Como no hay forma de separar los polímeros, casi todo ese plástico termina en vertederos o incineradoras. Los ingenieros de UW-Madison han sido pioneros en un método para recuperar los polímeros de estos materiales mediante disolventes. La técnica se llama procesamiento de precipitación y recuperación dirigida a solventes (STRAP), y se publicó una prueba de concepto en la revista Science Advances del 20 de noviembre de 2020.

Mediante el uso de una serie de lavados con solventes guiados por cálculos termodinámicos de la solubilidad de los polímeros, los profesores de ingeniería química y biológica de UW-Madison, George Huber y Reid Van Lehn, y sus estudiantes utilizaron el proceso STRAP para separar polímeros en un plástico comercial compuesto de polietileno, etileno vinilo alcohol y tereftalato de polietileno. Según los investigadores, los polímeros separados parecen químicamente similares a los utilizados para fabricar la película original.

El equipo ahora espera utilizar los polímeros recuperados para crear nuevos materiales plásticos y demostrar que el proceso puede ayudar a cerrar el ciclo del reciclaje. En particular, podría permitir a los fabricantes de plásticos multicapa recuperar el 40% de los residuos plásticos que se producen durante los procesos de producción y envasado.

"Lo hemos demostrado con un plástico multicapa", afirma Huber. "Necesitamos probar otros plásticos multicapa y ampliar esta tecnología".

A medida que aumenta la complejidad de los plásticos multicapa, también aumenta la dificultad de identificar disolventes que puedan actuar sobre cada polímero. Es por eso que STRAP se basa en un enfoque computacional utilizado por Van Lehn, llamado Conductor-like Screening Model for Realistic Solvents (COSMO-RS), para guiar el proceso. COSMO-RS puede calcular la solubilidad de los polímeros objetivo en mezclas de solventes a diferentes temperaturas, reduciendo la cantidad de solventes potenciales. Luego, el equipo puede explorar experimentalmente los disolventes candidatos.

"Esto nos permite abordar estos sistemas mucho más complejos, lo cual es necesario si realmente queremos hacer mella en el mundo del reciclaje", dijo Van Lehn.

El objetivo final es desarrollar un sistema computacional que permita a los investigadores encontrar combinaciones de disolventes para reciclar todo tipo de plásticos multicapa. El equipo también espera analizar el impacto ambiental de los solventes que utiliza y establecer una base de datos de solventes ecológicos que les permitirá equilibrar mejor su eficacia, costo e impacto ambiental.

El proyecto surge de la experiencia de UW-Madison en catálisis. Durante décadas, los investigadores de ingeniería química y biológica de la universidad han sido pioneros en reacciones basadas en solventes para convertir biomasa, como madera o desechos agrícolas, en sustancias químicas útiles o precursores de combustible. Gran parte de esa experiencia también se traduce en el reciclaje de polímeros a base de solventes.

El equipo continúa su investigación sobre el procesamiento de STRAP a través del recientemente creado Centro Multiuniversitario sobre Reciclaje Químico de Residuos Plásticos, dirigido por Huber. Huber también forma parte de la junta directiva de una empresa que cofundó con David Sudolsky, Anellotech, donde Sudolsky se desempeña como presidente y director ejecutivo. La propuesta de valor de Anellotech es tomar PE y PP y convertirlos en PET para ayudar a los propietarios de marcas a cumplir con su contenido de PET reciclado.

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