Desarrollan un método de reciclaje químico que permite recuperar más del 90% de los monómeros sin usar catalizadores

Los investigadores de la ETH Zurich han logrado recuperar hasta el 92 por ciento de los componentes básicos de los polimetacrilatos sin agregar un catalizador que permita o acelere la reacción.

La industria química tiene una larga tradición en la producción de polímeros. Esto implica convertir pequeños bloques de construcción moleculares en largas cadenas de moléculas que se unen entre sí. Los polímeros son la base de todo tipo de plásticos cotidianos, como el PET y el poliuretano.

Sin embargo, aunque la formación de polímeros está bien establecida y bien investigada, los científicos han prestado poca atención a cómo se descomponen las cadenas de polímeros (un proceso llamado despolimerización) para recuperar sus componentes básicos individuales: los monómeros. Una de las razones de esto es que la descomposición de los polímeros es un proceso complejo. El hecho de que un polímero se pueda volver a descomponer en sus partes constituyentes depende de cuál de los diferentes procesos de fabricación de polímeros se utilizó. Otra razón es que los procesos de despolimerización utilizados hasta la fecha requieren mucha energía, lo que los ha hecho económicamente inviables. A esto se suma el hecho de que los polímeros reciclados normalmente solo se utilizan en la fabricación de productos de bajo valor.

Athina Anastasaki, profesora de materiales poliméricos en la Escuela Politécnica Federal (ETH) de Zurich, quiere cambiar esto. Se ha fijado el objetivo de producir polímeros que puedan descomponerse fácilmente en sus componentes básicos para que puedan reciclarse por completo.

La científica de materiales ha podido dar un primer paso importante en esta dirección: acaba de publicarse un estudio de su grupo en el Journal of the American Chemical Society. En él, Anastasaki y sus colegas muestran que pueden descomponer ciertos polímeros en sus componentes básicos (monómeros) y reciclarlos para usarlos en otras aplicaciones.

Los polímeros descompuestos son polimetacrilatos (por ejemplo, Plexi Glass) que se produjeron utilizando una técnica de polimerización específica llamada polimerización de transferencia de cadena de fragmentación de adición reversible, también conocida como RAFT. Este método relativamente nuevo, que ahora también atrae el interés de la industria, produce cadenas de polímeros de longitud uniforme.

Primer éxito

Los investigadores de la ETH Zurich han logrado recuperar hasta el 92 por ciento de los componentes básicos de los polimetacrilatos sin agregar un catalizador que permita o acelere la reacción. «Nuestro método posiblemente podría desarrollarse aún más para involucrar el uso de un catalizador. Esto podría aumentar aún más la cantidad recuperada», dice Anastasaki.

El grupo químico presente al final de la cadena de un polímero es crucial para la descomposición de este. Al calentar la mezcla de solventes poliméricos a 120 °C, los investigadores crearon lo que se conoce como «radicales» al final de una cadena de polimetacrilato, lo que desencadenó la despolimerización. Investigadores de la Universidad Nacional de Australia en Canberra pudieron confirmar los resultados matemáticamente.

Producir el mismo producto o uno diferente

Según Anastasaki, los componentes básicos recuperados de esta manera se pueden usar para producir el mismo polímero o un producto completamente diferente: un hidrogel insoluble que también se puede descomponer en sus monómeros. Los productos de nueva creación son de calidad similar a los originales. Esto contrasta con los productos anteriores fabricados con polímeros reciclados.

Pero hay un problema: «Los productos fabricados con polimerización RAFT son más caros que los polímeros convencionales», dice Anastasaki. Para abordar este inconveniente, ella y su grupo ya están trabajando en expandir el método para aplicaciones a gran escala, lo que lo hará más competitivo y los productos resultantes serán más baratos. Los investigadores también tienen como objetivo aumentar la cantidad recuperada y recuperar todos los componentes básicos de un polímero.

Esta científica de materiales también está investigando si se pueden despolimerizar otros polímeros. Está particularmente interesada en el poliestireno, un plástico de bajo costo muy extendido que se usa en muchas áreas de la vida cotidiana (espuma de poliestireno).

El método no resolverá el problema de los plásticos a corto plazo

Respecto a si este nuevo método puede servir para resolver el problema de los residuos plásticos de la humanidad, Anastasaki descarta la idea por el momento. No hay una solución rápida y explica que será necesario «mucho tiempo e investigación antes de que el proceso se establezca en la industria química». Tampoco eliminará los residuos plásticos: los polímeros actuales no se pueden descomponer de esta manera. Deben entrar en circulación algunos polímeros nuevos y adecuados antes de que se puedan recuperar sus componentes básicos. Pero el método tiene una ventaja: no se necesitan nuevas plantas químicas para su introducción y uso.

«Solo estamos al comienzo de nuestra investigación sobre la despolimerización. Hay más de 30.000 estudios sobre el desarrollo de nuevas estrategias de polimerización, y solo unos pocos abordan el tema de la recuperación de monómeros», concluye Anastasaki.