Botellas, bolsas y envases suelen llegar juntos al cubo, pero no se comportan igual cuando toca reciclarlos. Ahora, un equipo de la Escuela de Ingeniería Samueli de la UCLA y la Universidad Femenina Ewha de Corea del Sur ha demostrado en laboratorio un proceso que trata a la vez PET, PE y PP y obtiene hidrógeno con una pureza superior al 90 %, sin clasificar previamente cada plástico.
El método utiliza tratamiento térmico alcalino con hidróxido de sodio y añade un paso previo para activar los polímeros más resistentes. Su principal atractivo es doble. Reduce una barrera costosa del reciclaje y retiene gran parte del carbono en productos sólidos o líquidos, aunque todavía falta comprobar su coste y rendimiento a escala industrial.
El problema de mezclar residuos
Separar los plásticos por tipo requiere tiempo, maquinaria y dinero. Según los datos globales citados por UCLA, solo el 9 % del plástico descartado se recicla, mientras que el 79 % termina en vertederos y otro 12 % se incinera, con la consiguiente liberación de dióxido de carbono.
¿Qué cambia con este avance? En los ensayos, los investigadores pudieron introducir en un mismo sistema tereftalato de polietileno (PET), polietileno (PE) y polipropileno (PP), tres materiales presentes en botellas, bolsas, envases y numerosos objetos cotidianos.
Eso no significa que cualquier residuo plástico pueda entrar sin más en el reactor. El trabajo se centra en esos tres polímeros y todavía debe demostrar cómo responde ante corrientes reales con etiquetas, restos de comida, colorantes u otros materiales.
Así funciona el proceso
El tratamiento térmico alcalino, conocido como ATT por sus siglas en inglés, combina calor e hidróxido de sodio para favorecer la liberación de hidrógeno. El PET responde mejor de forma directa porque ya contiene oxígeno en su estructura química.
El PE y el PP planteaban más dificultades. Sus cadenas están formadas principalmente por enlaces de carbono e hidrógeno y son poco reactivas en condiciones alcalinas, por lo que el equipo las expuso brevemente a calor moderado en presencia de aire.
Ese pretratamiento incorpora grupos con oxígeno y crea puntos donde la reacción puede empezar a romper el polímero. Después, los tres plásticos pueden procesarse juntos en un solo reactor, a presión atmosférica y con temperaturas inferiores a las de la gasificación convencional.
Cuánto hidrógeno produce
El gas obtenido superó el 90 % de pureza. Tras optimizar la cantidad de hidróxido de sodio y las condiciones de oxidación, los rendimientos alcanzaron 43,7 milimoles de hidrógeno por gramo de PET, 51,9 en el PE y 30,2 en el PP.
Dicho de forma sencilla, los tres materiales produjeron hidrógeno, aunque no en la misma cantidad. El polietileno ofreció el mayor rendimiento de los tres en las condiciones optimizadas del laboratorio.
«Estamos resolviendo dos problemas globales urgentes al mismo tiempo», afirmó Ah-Hyung «Alissa» Park, coautora principal del trabajo. La idea es aprovechar un residuo difícil de gestionar para obtener un gas que puede servir como combustible o materia prima industrial.
Dónde termina el carbono
Durante la reacción, el hidróxido de sodio captura carbono y forma carbonato de sodio sólido, en lugar de dejar que todo salga como dióxido de carbono. Los análisis mostraron que más del 75 % del carbono original terminó como carbonato estable o en residuos orgánicos líquidos.
Menos del 13 % apareció en forma gaseosa y la liberación directa de carbono a la atmósfera durante la reacción fue insignificante, según el equipo. Además, el carbonato de sodio puede transformarse en carbonato de calcio, un mineral estable y utilizado por distintas industrias.
Hay un matiz importante. Estos datos describen lo que sucede dentro de la reacción estudiada, pero no equivalen todavía al balance climático completo de una futura planta. Para saber si el hidrógeno es realmente bajo en carbono habrá que contar también la energía empleada, la fabricación y recuperación del hidróxido de sodio, el transporte y el tratamiento de los productos restantes.
Menos calor que la gasificación
El método funcionó a temperaturas entre 300 y 400 grados Celsius inferiores a las utilizadas en la gasificación tradicional con vapor. Esa reducción puede rebajar el consumo energético y facilitar el diseño de los equipos. No es poca cosa.
Pero «temperatura más baja» no significa temperatura ambiente. El sistema sigue necesitando calor, por lo que su huella dependerá en gran medida de si este procede de electricidad renovable, calor residual industrial o combustibles fósiles.
En la práctica, la factura energética del reactor será tan importante como la pureza del gas. Un buen resultado químico debe convertirse también en un proceso estable, eficiente y asumible.
Qué aporta al reciclaje
Woo-Jae Kim, coautor principal, destacó que «reducir los costes de clasificación y la complejidad del proceso» puede facilitar su comercialización. Ese es uno de los puntos fuertes del método, porque la separación previa suele frenar el tratamiento de residuos mezclados.
Aun así, conviene llamar a las cosas por su nombre. El plástico no vuelve a convertirse en una botella o una bolsa, sino que se transforma en hidrógeno, carbonatos y otros productos, por lo que estamos ante una vía de conversión o valorización química.
Por eso no debería desplazar a la reutilización ni al reciclaje mecánico cuando estos sean posibles. Su lugar más lógico estaría, en buena parte, en las fracciones mezcladas o difíciles de reciclar que hoy terminan incineradas o enterradas.
Lo que todavía falta
Los autores reconocen que el proceso necesita más optimización y una evaluación económica antes de desplegarse a gran escala. También habrá que estudiar la recuperación de los reactivos, la operación continua del reactor y la calidad constante del hidrógeno.
Los residuos municipales rara vez llegan limpios y ordenados. Humedad, metales, aditivos y restos orgánicos pueden alterar una reacción que funciona bien con materiales controlados, así que la prueba decisiva será mantener el rendimiento fuera del laboratorio.
El avance abre una vía interesante para combinar gestión de residuos y producción de hidrógeno, pero aún no es una solución lista para instalarse junto a cualquier planta de reciclaje.
El estudio científico ha sido publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences.
