nvestigadores de la Universidad de Mujeres Ewha, la Universidad de California en Los Ángeles y otras instituciones han desarrollado un tratamiento térmico alcalino capaz de convertir residuos plásticos mezclados en hidrógeno de alta pureza. El proceso emplea hidróxido de sodio como reactivo alcalino y permite tratar mezclas de diferentes polímeros sin requerir una separación exhaustiva previa, una de las principales dificultades de los sistemas convencionales de reciclaje de plásticos. El estudio ha sido publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences.

La investigación parte de una de las principales limitaciones asociadas al aprovechamiento de los residuos plásticos: la necesidad de separar previamente los diferentes polímeros. Esta etapa incrementa la complejidad y los costes de los procesos de reciclaje y limita el aprovechamiento de corrientes de residuos heterogéneas.

Frente a este problema, el equipo estudió un tratamiento térmico alcalino que permite descomponer los plásticos mediante la acción del hidróxido de sodio a temperaturas inferiores a las habituales en procesos convencionales de gasificación. El método se aplicó a tres polímeros de uso extendido: tereftalato de polietileno, polietileno y polipropileno.

Los investigadores comprobaron además que el procedimiento puede procesar conjuntamente mezclas de estos materiales sin necesidad de una separación compleja, lo que abre una posible vía para aprovechar residuos plásticos que presentan una composición heterogénea.

El tratamiento utiliza hidróxido de sodio para favorecer la descomposición de los polímeros a temperaturas relativamente bajas. Según el estudio, este reactivo desempeña un papel fundamental al facilitar la degradación del plástico y favorecer la producción de hidrógeno.

En el caso del polietileno y el polipropileno, los investigadores incorporaron además un pretratamiento de oxidación térmica. Este tratamiento introduce grupos funcionales que contienen oxígeno en las cadenas poliméricas y aumenta su reactividad durante la posterior conversión alcalina.

La combinación de ambas etapas permitió mejorar la producción de hidrógeno y ampliar la aplicación del tratamiento a polímeros que presentan una mayor resistencia a la descomposición.

Los ensayos permitieron obtener rendimientos de 43,7 milimoles de hidrógeno por gramo de plástico para el tereftalato de polietileno, 51,9 milimoles por gramo para el polietileno y 30,2 milimoles por gramo para el polipropileno, después de optimizar las condiciones del proceso.

El tratamiento también mostró capacidad para procesar una mezcla de los tres polímeros. Los resultados experimentales indican que la conversión puede realizarse sin una separación exhaustiva de los materiales, lo que constituye uno de los principales elementos diferenciales respecto a las rutas de reciclaje que requieren clasificar previamente cada tipo de plástico.

El estudio señala que el proceso puede generar hidrógeno de alta pureza, al tiempo que reduce la formación de subproductos carbonosos. Los investigadores plantean así el tratamiento térmico alcalino como una posible vía para combinar la gestión de residuos plásticos con la producción de hidrógeno.

Otro de los aspectos estudiados es el destino del carbono contenido en los residuos plásticos. En lugar de convertirlo principalmente en dióxido de carbono, el tratamiento permite capturarlo durante la reacción en forma de carbonato de sodio.

Este mecanismo constituye una diferencia relevante respecto a procesos termoquímicos convencionales que pueden generar cantidades importantes de dióxido de carbono durante la conversión de los plásticos. El artículo señala que la captura del carbono y su estabilización como compuesto sólido contribuyen a reducir las emisiones asociadas al proceso.

La investigación también contempla la posibilidad de recuperar el reactivo alcalino, lo que podría contribuir a mejorar la sostenibilidad del proceso. Sin embargo, la viabilidad global de esta estrategia deberá evaluarse teniendo en cuenta el consumo de reactivos, energía y las operaciones necesarias para recuperar y gestionar los productos obtenidos.

La principal aportación de la investigación se encuentra en la posibilidad de tratar residuos plásticos heterogéneos sin una etapa compleja de separación previa. Esta característica podría resultar especialmente relevante para aquellas fracciones que actualmente presentan dificultades para su reciclaje material debido a su composición o a la presencia conjunta de diferentes polímeros.

El proceso no pretende sustituir al reciclaje mecánico de los plásticos limpios y fácilmente separables. En este sentido, los investigadores plantean la tecnología como una alternativa para corrientes de residuos en las que la clasificación convencional resulta más compleja.

Además de los polímeros utilizados en los experimentos controlados, los investigadores analizaron muestras de residuos plásticos procedentes de productos comerciales y estudiaron materiales como poliestireno y plásticos contaminados con restos de alimentos, ampliando el análisis hacia composiciones más próximas a las que pueden encontrarse en residuos reales.

Aunque los resultados experimentales muestran el potencial del tratamiento térmico alcalino, la tecnología todavía requiere investigación adicional antes de su implantación industrial. Entre los aspectos pendientes se encuentran la optimización del proceso, la recuperación de los reactivos, el funcionamiento continuo y la evaluación de su viabilidad económica.

Los investigadores consideran que reducir la necesidad de separación previa podría simplificar las operaciones de tratamiento y disminuir una de las barreras asociadas al aprovechamiento de residuos plásticos mezclados. El siguiente paso será determinar si estas ventajas pueden mantenerse cuando el proceso se traslade desde las condiciones experimentales a una operación continua y a mayor escala.

El estudio plantea así una vía de valorización que combina gestión de residuos plásticos, recuperación de hidrógeno y retención del carbono, aunque su aplicación industrial dependerá de la evolución de los trabajos de escalado y de la evaluación completa de sus impactos ambientales y económicos.