Investigadores de la Universidad Rice, en Houston (Estados Unidos), presentaron en 2023 un método para sacar hidrógeno de residuos plásticos en unos cuatro segundos. Con un calentamiento eléctrico a 3100 kelvin recuperaron hasta el 68 % del hidrógeno del polietileno, con una pureza de hasta el 94 %. El carbono sobrante quedó convertido en grafeno.
Según el estudio, publicado en Advanced Materials, vender ese grafeno al 5 % de su valor de mercado cubriría el coste del hidrógeno. Tres años después, los datos de la Agencia Internacional de la Energía muestran que el hidrógeno de bajas emisiones sigue siendo minoritario.
Un pulso eléctrico a 3100 kelvin
La técnica se llama calentamiento flash por efecto Joule. Una descarga eléctrica intensa y muy breve atraviesa una muestra que opone resistencia a la corriente. Así el calor nace dentro del propio material, sin un horno que lo transmita.
Según la nota de la Universidad Rice, las muestras llegaron a unos 3100 kelvin, cerca de 2827 °C. A esa temperatura el hidrógeno del plástico se libera como gas. El carbono se reorganiza en grafeno, un material ligero y resistente formado por una sola capa de átomos.
El laboratorio del químico James Tour ya usaba este método para convertir plástico en grafeno. Kevin Wyss, doctor por Rice y autor principal del estudio, recuerda que veían «muchos gases volátiles» saliendo disparados del reactor. Entonces no tenían instrumentos para saber qué eran.
Con fondos del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de Estados Unidos, el grupo compró el equipo para analizarlos. La misma técnica ha dado otros hallazgos curiosos, como el que sugiere que la bombilla de Edison de 1879 pudo fabricar grafeno.
El 14 % del polietileno
La cifra del 68 % se refiere al hidrógeno, no al peso total del plástico. Según Wyss, el polietileno tiene un 86 % de carbono y un 14 % de hidrógeno. De ese hidrógeno, el equipo recuperó como gas hasta el 68 %.
La pureza del 94 % es otra medida, porque indica qué parte del gas recogido es hidrógeno. El grupo sospechaba desde el principio que salía una mezcla de pequeños hidrocarburos e hidrógeno. Para muchos usos habría que purificarlo, algo en lo que también se avanza con una membrana española que acorta la purificación de 3 días a 3 horas.
De acuerdo con la universidad, los ensayos incluyeron mezclas de residuos plásticos sin separar por tipo ni lavar. Los cuatro segundos corresponden solo al calentamiento, no a preparar la muestra o recoger el gas.
Grafeno vendido al 5 %
Toda la cuenta económica descansa en el grafeno que queda tras el calentamiento. Wyss lo resume así en la nota de Rice: «Si el grafeno producido se vende a solo el 5 % del valor de mercado actual, se podría producir hidrógeno limpio gratis».
En el resumen del artículo, los autores hablan incluso de obtener hidrógeno «a coste negativo» con esa venta. La conclusión depende de que haya compradores y de que el grafeno tenga la calidad que piden. Si cambian su precio, la demanda o el coste de la electricidad, cambia la cuenta.
Poliolefinas sin CO2 directo
Según el resumen del estudio, el proceso no libera CO2 al descomponer poliolefinas, la familia del polietileno y el polipropileno. El carbono se queda en el grafeno sólido en lugar de salir como gas.
Llegar a 3100 kelvin exige electricidad, y esa electricidad también deja huella. El análisis de ciclo de vida del artículo mide toda la cadena y no solo el reactor. Su resultado es una reducción de emisiones de entre el 39 % y el 84 % frente a otros métodos.
Hoy más del 95 % del hidrógeno sale del reformado de metano con vapor. Según los autores, emite 11 toneladas de CO2 por tonelada de hidrógeno. El hidrógeno verde, obtenido por electrólisis del agua con energía renovable, no emite CO2, pero cuesta entre dos y tres veces más.
James Tour, catedrático de Química en Rice, advierte en la nota que «la demanda de hidrógeno probablemente se disparará en las próximas décadas». Por eso, añade, no se puede seguir fabricando igual si se busca llegar a cero emisiones netas en 2050.
Más de 100 millones de toneladas
El informe mundial del hidrógeno de 2026 de la AIE sitúa la demanda global por encima de los 100 millones de toneladas en 2025. Casi todo ese consumo está en la industria y el refino.
La producción de bajas emisiones creció un 20 % ese año, hasta casi un millón de toneladas. Aun así, la AIE señala que los avances se concentran en pocos proyectos. A corto plazo, añade, este hidrógeno seguirá siendo más caro que el fósil en casi todo el mundo.
Fuera de Rice hay otras rutas para unir reciclaje y combustible: en Singapur han convertido el filamento de una bombilla en un reactor que recicla plástico y produce hidrógeno. Otro trabajo propone usar el ácido de las baterías de coche y residuos plásticos con el mismo fin.
Sin datos de una planta real
El estudio se hizo con muestras de laboratorio y no aporta datos de una instalación industrial continua. Falta saber cuántas toneladas de plástico trataría al día un reactor así. Tampoco se sabe cuánta energía gastaría a esa escala ni con qué regularidad daría grafeno vendible.
Tampoco está claro que el resultado del polietileno se repita con cualquier residuo. La ausencia de CO2 directo se describe para las poliolefinas, y otros plásticos llevan oxígeno o cloro. La rentabilidad, además, se apoya en un supuesto de precio del grafeno, no en ventas reales.
El estudio completo se publicó en 2023 en Advanced Materials.
Foto: Gustavo Raskosky / Universidad Rice
