Científicos descubren cómo utilizar el poder de la luz solar para reciclar “plásticos negros”
Según un nuevo estudio, la simple irradiación de luz visible tiene el potencial de transformar el reciclaje químico de plásticos, utilizando los aditivos que ya se encuentran en muchos productos comerciales. Se hicieron pruebas con luz LED blanca y solar. Veamos de qué se trata.
No todos los plásticos son iguales: algunos tipos y colores son más fáciles de reciclar que otros. Por ejemplo, la espuma negra y las tapas de café negras, que suelen estar hechas de poliestireno, terminan en vertederos porque los aditivos de color hacen que la clasificación sea ineficaz.
Ahora, los investigadores informan en ACS Central Science sobre la capacidad de aprovechar un aditivo presente en los plásticos negros, con la ayuda de la luz solar o de LED blancos, para convertir los residuos de poliestireno negro y de color en materiales de partida reutilizables.
"Un poco de luz" para mejorar el reciclaje de plásticos negros
“La simple irradiación de luz visible tiene el potencial de transformar el reciclaje químico de plásticos, utilizando los aditivos que ya se encuentran en muchos productos comerciales”, afirman los autores del artículo, Sewon Oh, Hanning Jiang y Erin Stache.
Una estrategia emergente para el reciclaje de plásticos consiste en utilizar luz para ayudar a descomponer el plástico en materiales químicamente útiles que se puedan reciclar en nuevos productos. Este proceso requiere un compuesto auxiliar que convierta la luz en el calor necesario para romper los enlaces de los polímeros.
Sin embargo, encontrar el auxiliar adecuado que no genere más residuos y que se incorpore fácilmente a los materiales reciclados sigue siendo un desafío para los investigadores. En un intento por crear una economía circular para el reciclaje de plásticos, Stache y un equipo de investigadores aprovecharon algo que ya se encuentra en los residuos de poliestireno negro: un aditivo conocido como negro de carbono.
Los investigadores probaron un método para reciclar poliestireno negro fabricado en laboratorio: molieron una mezcla de poliestireno y negro de carbón hasta convertirla en un polvo fino, colocaron el polvo en un frasco de vidrio sellado y luego colocaron el frasco bajo LED blancos de alta intensidad durante 30 minutos.
El negro de carbón convirtió la luz del LED en calor. Luego, el calor desintegró la estructura molecular del poliestireno, creando una mezcla de unidades más cortas de uno, dos y tres estirenos. Y estos tres componentes se separaron limpiamente dentro del aparato de reacción. En los experimentos, el equipo recicló el negro de carbón sobrante y el monómero de estireno en poliestireno, lo que demuestra la circularidad del nuevo método.
¿Qué es la conversión fototérmica?
La conversión fototérmica puede promover la despolimerización de plásticos (reciclado químico a un monómero) a través de la conversión de luz a calor. El gradiente de temperatura altamente localizado cerca de la superficie del agente fototérmico permite un calentamiento selectivo con un control espacial que no se observa con la pirólisis en masa. Sin embargo, no se ha logrado identificar e incorporar agentes fototérmicos prácticos en plásticos para la despolimerización al final de su vida útil.
Curiosamente, los plásticos que contienen negro de carbono como pigmento presentan una oportunidad ideal para el reciclaje de conversión fototérmica. En este trabajo, utilizaron luz visible para despolimerizar plásticos de poliestireno en monómeros de estireno utilizando el tinte en plásticos negros comerciales.
Mejores resultados para el reciclaje: luz de LED vs. luz solar
Los investigadores aplicaron la técnica al plástico negro posconsumo de los envases de alimentos y las tapas de los vasos de café, cortaron los residuos en trozos pequeños y descubrieron que hasta el 53 % del poliestireno se convertía en monómero de estireno. Las muestras de residuos contaminados con aceite de canola, salsa de soja y zumo de naranja se descomponían con una eficiencia ligeramente menor. Cuando los investigadores cambiaron la fuente de luz de los LED a la luz solar enfocada en exteriores, observaron una mayor eficiencia de reacción (80 %), en solo 5 minutos.
Además, una mezcla multicolor de residuos de poliestireno negro, amarillo, rojo e incoloro se convertía en estireno en condiciones de luz solar a una tasa mayor (67 %) en comparación con los LED blancos (45 %). Los investigadores atribuyen las mayores eficiencias a la mayor intensidad de la luz que se logra con la luz solar enfocada. Al demostrar la capacidad de la luz solar para descomponer los residuos de poliestireno de color, los investigadores dicen que su método simple podría crear un proceso de reciclaje de circuito cerrado para este tipo de plástico.
Referencia de la noticia:
Sewon Oh, Hanning Jiang, et al., "Recycling of Post-Consumer Waste Polystyrene Using Commercial Plastic Additives". (25 Noviembre, 2024), ACS Central Science. DOI: 10.1021/acscentsci.4c01317.