Los plásticos son materiales indudablemente útiles que se han integrado en prácticamente todas las actividades humanas. Sin embargo, con una producción global anual de plástico que supera los 400 millones de toneladas, la amenaza medioambiental derivada del aumento del consumo y la disposición de plásticos, que contribuye a su contaminación, es más grande que nunca. Considerando que solo una décima parte de los residuos plásticos se reciclan, es urgente desarrollar nuevas tecnologías que aborden este creciente problema.

Las técnicas de reciclaje catalítico, como la hidrogenólisis y la hidroconvertibilidad, son procesos químicos emergentes que pueden descomponer los residuos plásticos en componentes más simples mediante el uso de catalizadores. El reciclaje tradicional implica fundir y remodelar los plásticos en materiales de calidad inferior, mientras que el reciclaje catalítico puede convertir los plásticos en productos químicos y combustibles valiosos, permitiendo una reutilización más sostenible y eficiente. Aunque ciertamente prometedoras, los métodos de reciclaje catalítico necesitan más refinamientos antes de ser adoptados a escala industrial.

En un estudio reciente publicado en Nature Communications el 29 de noviembre de 2024, un equipo de investigación dirigido por el Profesor Insoo Ro de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Seúl, Corea, realizó un descubrimiento innovador en el reciclaje catalítico de poliolefinas, que representan el 55% de los residuos plásticos globales. Como se explica en su artículo, los investigadores revelaron los sorprendentes beneficios de agregar agua durante la despolimerización de poliolefinas utilizando catalizadores a base de rutenio (Ru).

Después de sintetizar y experimentar con diversos catalizadores basados en Ru en diferentes soportes, el equipo encontró que los catalizadores con sitios metálicos y ácidos exhiben tasas de conversión notablemente mejoradas cuando se agrega agua a la mezcla de reacción. "La adición de agua altera los mecanismos de reacción, promoviendo rutas que mejoran la actividad catalítica mientras suprime la formación de coque", explica el Dr. Ro. "Este doble papel mejora la eficiencia del proceso, extiende la vida útil del catalizador y reduce los costos operativos."

Los investigadores investigaron 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. Bajo condiciones óptimas, los catalizadores Ru/zeolita-Y mostraron una tasa de conversión del 96.9% para las poliolefinas.

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 comercial a gran escala utilizando el catalizador Ru/zeolita-Y. "La adición de agua no solo mejora la eficiencia del carbono, sino que también mejora el rendimiento económico y ambiental, además de aumentar la conversión de poliolefinas en combustibles valiosos como la gasolina y el diésel", destaca el Dr. Ro. Añade además: "Este enfoque representa una alternativa viable a las prácticas convencionales de gestión de residuos y ofrece una solución para reducir la contaminación de vertederos y océanos causada por las poliolefinas, el mayor contribuyente de los residuos plásticos."

En general, este avance en la despolimerización catalítica podría revolucionar la forma en que tratamos la contaminación por plásticos y ayudarnos a abordar de manera eficiente esta grave amenaza ambiental. El equipo de investigación tiene grandes expectativas de que esta tecnología evolucione en los próximos años hasta el punto de que los residuos plásticos mezclados puedan ser procesados sin necesidad de preclasificación, haciendo que los esfuerzos de reciclaje sean más rentables y fáciles de implementar. "Al demostrar un enfoque sostenible y económico para transformar los residuos plásticos en recursos valiosos, nuestra investigación podría ayudar a impulsar cambios en las políticas, inspirar inversiones en infraestructura avanzada de reciclaje y fomentar colaboraciones internacionales para abordar la crisis global de los residuos plásticos. Con el tiempo, estos avances prometen entornos más limpios, menos contaminación y un futuro más sostenible", concluye el Dr. Ro de manera optimista.