En el clásico de aventuras Back to the Future (Volver al futuro), Emmett “Doc” Brown usa energía generada con desechos para alimentar su máquina del tiempo DeLorean. Pero aun cuando una máquina del tiempo todavía esté muy lejana, la posibilidad de usar desperdicios como combustible no está muy lejos de la realidad. Los plásticos, en particular, contienen principalmente carbono e hidrógeno, con un contenido energético similar al de combustibles convencionales como el diésel.
Los plásticos son algunos de los materiales desperdiciados más valiosos; aunque por la manera en que la gente los desecha, probablemente no lo sabías. Es posible convertir todos los plásticos directamente en formas útiles de energía y químicos para la industria, usando un proceso llamado “pirólisis con plasma frío”.
La pirólisis es un método para calentar, el cual descompone la materia orgánica a temperaturas entre 400° y 650° Celsius, en un ambiente con oxígeno limitado. La pirólisis normalmente se usa para generar energía en forma de calor, electricidad o combustibles, pero podría ser aun más benéfica si se incorporase plasma frío al proceso, para ayudar a recuperar otros químicos y materiales.
La pirólisis con plasma frío hace posible el convertir los desechos plásticos en hidrógeno, metano y etileno. Tanto el hidrógeno como el metano se pueden usar como combustibles limpios, ya que solo producen cantidades mínimas de compuestos dañinos como hollín, hidrocarburos no consumidos y dióxido de carbono (CO2). Y el etileno es la pieza fundamental de la mayoría de los plásticos que se usan hoy en todo el mundo.
Al momento, 40 por ciento de los productos plásticos desechados en Estados Unidos y 31 por ciento en la Unión Europea son enviados a los basureros. El desperdicio plástico también suma de 10 a 13 por ciento del desperdicio sólido municipal. Este desperdicio tiene impactos negativos enormes en los océanos y otros ecosistemas.
Por supuesto, quemar plásticos para generar energía normalmente es mucho mejor que desecharlos. Pero la quema no recupera materiales para reutilizarlos, y si las condiciones no se controlan estrictamente, puede tener efectos negativos en el medio ambiente, como contaminación del aire.
En una economía circular —en la cual los desperdicios son reciclados para hacer nuevos productos, en vez de simplemente desecharlos—, las tecnologías que le dan nueva vida a los desperdicios plásticos podrían transformar el problema de la acumulación de desperdicios plásticos. En vez de desechar plásticos, la pirólisis con plasma frío se puede usar para recuperar materiales valiosos, los cuales pueden ser enviados directamente de vuelta a la industria.
Cómo recuperar desperdicios plásticos
En nuestro estudio reciente, probamos la efectividad de la pirólisis con plasma frío usando bolsas de plástico, botellas de leche y blanqueador juntadas en una instalación local de reciclaje en Newcastle, Reino Unido.
Hallamos que se recuperaba 55 veces más etileno del polietileno de alta densidad (HDPE) —el cual se usa para producir objetos cotidianos como botellas de plástico y tubos— usando plasma frío, en comparación con la pirólisis convencional. Alrededor de 24 por ciento del peso del plástico se convirtió de HDPE directamente en productos valiosos.
Las tecnologías con plasma se han usado para lidiar con desechos peligrosos con anterioridad, pero el proceso ocurre a temperaturas muy altas de más de 3,000° Celsius, y por lo tanto requiere de un sistema de enfriamiento complejo de mucho consumo de energía. El proceso de la pirólisis con plasma frío que investigamos opera a solo 500° a 600° Celsius mediante combinar calentamiento convencional con plasma frio, lo cual significa que el proceso requiere de relativamente mucha menos energía.
Los humanos han producido más de 9,000 millones de toneladas de plástico a lo largo de la historia, y en su mayoría terminaron en basureros. FOTO: ROMEO RANOCO / REUTERS
El plasma frío, que se usa para romper enlaces químicos e iniciar y excitar reacciones, se genera desde dos electrodos separados por una o dos barreras aislantes.
El plasma frío es especial porque produce principalmente electrones calientes (altamente energéticos); estas partículas son muy buenas para romper los enlaces químicos de los plásticos. La electricidad para generar el plasma frío podría provenir de fuentes renovables, y los productos químicos derivados del proceso podrían usarse como una forma de almacenamiento energético: donde la energía es almacenada en una forma diferente para usarla después.
La ventaja de usar plasma frío en vez de la pirólisis convencional es que el proceso se puede controlar estrictamente, facilitando el romper los enlaces químicos en el HDPE que efectivamente convierten a los hidrocarburos pesados de los plásticos en unos más ligeros. Se puede usar el plasma para convertir plásticos en otros materiales: hidrógeno y metano para energía, o etileno e hidrocarburos para polímeros u otros procesos químicos.
Lo mejor de todo es que el tiempo de reacción con el plasma frío tarda segundos, lo cual hace al proceso rápido y potencialmente barato. Entonces, la pirólisis con plasma frío podría ofrecer una gama de oportunidades comerciales para convertir algo que actualmente desperdiciamos en un producto valioso.
El Reino Unido al momento batalla para cumplir con su objetivo de 50 por ciento de reciclado doméstico para 2020. Pero nuestra investigación demuestra que hay un lugar posible para los plásticos en la economía circular. Con la pirólisis con plasma frío, tal vez todavía sea posible percatarse del valor verdadero del desperdicio plástico, y convertirlo en algo limpio y útil.
Anh Phan es profesora numeraria de ingeniería química en la Universidad de Newcastle, Reino Unido.
Este artículo se tomó de The Conversation bajo una licencia de Creative Commons. Lee el artículo original aquí.
