El agua mejora la conversión de poliolefinas
en combustibles valiosos cuando se utilizan
catalizadores de rutenio, que ofrecen una solución
prometedora a los residuos plásticos globales.Es innegable que los plásticos son materiales útiles que se han introducido en prácticamente todas las actividades humanas. Sin embargo, dado que la producción mundial anual de plástico supera los 400 millones de toneladas, la amenaza ambiental que plantea el aumento del consumo y eliminación de plástico, que contribuye a su contaminación, también es mayor que nunca. Teniendo en cuenta que sólo una décima parte de todos los residuos plásticos se recicla, se necesitan con urgencia nuevas tecnologías que puedan ayudar a abordar este creciente problema.
Las técnicas de reciclaje catalítico, como la hidrogenólisis y el hidrocraqueo, son procesos químicos emergentes que pueden descomponer los desechos plásticos en componentes más simples utilizando catalizadores. El reciclaje tradicional implica fundir y remodelar plásticos para convertirlos en materiales de menor calidad, mientras que el reciclaje catalítico puede convertir los plásticos en productos químicos y combustibles valiosos, lo que permite una reutilización más sostenible y eficiente. Aunque ciertamente son prometedores, los métodos de reciclaje catalítico necesitan mejoras adicionales antes de que estén listos para su adopción a escala industrial.
En un estudio publicado en Nature Communications, un equipo de investigación dirigido por el profesor Insoo Ro de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Seúl (Corea), realizó recientemente un descubrimiento revolucionario en el reciclaje catalítico de poliolefinas, que comprenden el 55% de los residuos plásticos a nivel mundial. Como se explica en el artículo, los investigadores revelaron los sorprendentes beneficios de agregar agua durante la despolimerización de poliolefinas cuando se utilizan catalizadores a base de rutenio (Ru).
Después de sintetizar y experimentar con varios catalizadores basados en Ru en diferentes soportes, el equipo descubrió que los catalizadores con sitios metálicos y ácidos exhiben tasas de conversión dramáticamente mejoradas cuando se agrega agua a la mezcla de reacción. “Añadir agua altera los mecanismos de reacción, promoviendo vías que mejoran la actividad catalítica y al mismo tiempo suprimen la formación de coque”, explicó el Dr. Ro. “Esta doble función mejora la eficiencia del proceso, extiende la vida útil del catalizador y reduce los costos operativos”.
Los investigadores estudiaron en detalle los mecanismos de reacción, arrojando luz sobre el efecto del contenido de Ru y la proximidad y el equilibrio entre los sitios metálicos y ácidos. En condiciones óptimas, los catalizadores Ru/zeolita-Y mostraron una tasa de conversión de poliolefinas del 96,9%.
Finalmente, para explorar la viabilidad de este tipo de reciclaje catalítico, el equipo realizó un análisis tecnoeconómico y una evaluación del ciclo de vida del enfoque propuesto. Los resultados subrayaron claramente el potencial de implementar un proceso real a escala comercial utilizando un catalizador Ru/zeolita-Y. “La adición de agua no sólo mejora la eficiencia del carbono, sino que mejora el rendimiento económico y medioambiental, y también aumenta la conversión de poliolefinas en combustibles valiosos como la gasolina y el diésel”, destacó Ro. “Este enfoque representa, por lo tanto, una alternativa viable a las prácticas convencionales de gestión de residuos y ofrece una solución para reducir los vertederos y la contaminación de los océanos causada por las poliolefinas, el mayor contribuyente a los residuos plásticos”.
En general, este avance en la despolimerización catalítica podría revolucionar la forma en que se aborda la contaminación plástica y ayudar a abordar de manera eficiente esta grave amenaza ambiental. **El equipo de investigación tiene grandes esperanzas en que esta tecnología evolucione en los próximos años hasta el punto de que los residuos plásticos mixtos puedan procesarse sin clasificación previa, lo que haría que los esfuerzos de reciclaje sean más rentables y más sencillos de implementar. “Al demostrar un enfoque económico y sostenible para transformar los desechos plásticos en recursos valiosos, nuestra investigación podría ayudar a impulsar cambios de políticas, inspirar inversiones en infraestructura de reciclaje avanzada, y fomentar colaboraciones internacionales para abordar la crisis mundial de residuos plásticos. Con el tiempo, estos avances prometen entornos más limpios, reducción de la contaminación y un futuro más sostenible”, concluyó el Dr. Ro con un tono optimista.
- El paper Unraveling the role of water in mechanism changes for economically viable catalytic plastic upcycling fue publicado en Nature Communications