El catalizador convirtiendo un bidón de plástico en moléculas muy pequeñas que pueden reutilizarse para hacer otros plásticos. Foto: gentileza investigadora
Una científica del CONICET desarrolla métodos para transformar residuos en plásticos biodegradables “del futuro”
Por sus investigaciones, Elangeni Gilbert ganó el Premio Distinción Franco-Argentina en innovación en la categoría Junior
La contaminación por plásticos es una crisis sanitaria mundial que va en aumento: cada año se generan 400 millones de toneladas de residuos plásticos que se filtran en los ecosistemas acuáticos y terrestres, lo que implica un riesgo para la salud.
Ante ese panorama global, la investigadora del CONICET del Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química (INTEC, UNL-CONICET), Elangeni Gilbert, trabaja para transformar materiales industriales contaminantes en moléculas que puedan reutilizarse y no generen residuos tóxicos en el ambiente.
Esa línea de “superreciclaje” la llevó a liderar un proyecto en el que, en pocos minutos, los residuos plásticos se convierten en compuestos que pueden reutilizarse en la generación de “plásticos del futuro”, biodegradables, para diversas industrias.
“Cuando el reciclado deja de ser solo una buena intención y se convierte en una alternativa técnica y económicamente viable, puede generar impacto ambiental positivo, valor económico y beneficios sociales, transformando un problema ambiental en una oportunidad productiva”, señala Gilbert, que por su proyecto más reciente titulado “Reciclado químico de plásticos”, resultó ganadora de la Distinción en Innovación Franco-Argentina en la categoría Junior.
Al certamen, que distingue procesos de transferencia de conocimientos y tecnología, se habían presentado casi cincuenta proyectos de innovación.
Una de las cuestiones que lo destacó es que se trata de un proceso de “upcycling” o suprarreciclaje, que implica la revalorización de residuos plásticos transformándolos en nuevas moléculas de mayor valor que el material original.
“En la metodología que hemos desarrollado, en lugar de reconvertir el plástico en materiales de características similares o inferiores, se recuperan sus constituyentes químicos y, junto con compuestos derivados de la biomasa empleados como agentes depolimerizantes, se transforman en moléculas de gran valor agregado”, advierte Gilbert.
El equipo completo: Laureana Soria, Diana Estenoz, Elangeni Gilbert, Luisina Bressán, Santiago Vaillard. Foto: gentileza investigadora
Una carrera contra la contaminación
Gilbert orientó sus investigaciones hacia la contaminación plástica apenas ingresó a la carrera científica. Antes había estudiado la generación de nuevas “polibenzoxazinas”: materiales termoestables con buenas propiedades térmicas, físicas y químicas.
También trabajó en el desarrollo de desinfectantes de amonio cuaternario similares a los comerciales, que son eficaces contra virus, bacterias y hongos, pero resultan tóxicos para el medioambiente.
En este caso, la estrategia se basó en incorporar un grupo carbonato que permite que, post-consumo, el surfactante se degrade en colina –un nutriente esencial- y en un alcohol natural, ambos biodegradables.
Con esos antecedentes, centró su línea de investigación en la generación de precursores para nuevos materiales poliméricos biobasados y biodegradables a partir de materias primas provenientes del reciclado del plástico y la biomasa.
Desde entonces, comenta Gilbert, su trabajo se orienta a estudiar la depolimerización química del policarbonato de bisfenol A (PC-BPA), un material muy utilizado, que al degradarse en condiciones naturales libera, además de microplásticos, bisfenol A (BPA), un disruptor endócrino asociado a daños en la salud humana y ambiental.
Hasta el momento, los métodos de reciclado químico disponibles en el mercado requerían altas temperaturas y presiones, largos tiempos de reacción, el uso de atmósferas inertes, microondas y costosos catalizadores o de compleja preparación.
Lo que logró Gilbert y su equipo para resolver esas dificultades fue emplear un catalizador orgánico accesible y no contaminante.
Según explica la investigadora: “Utilizando agentes depolimerizantes derivados de la biomasa, desarrollamos métodos que, a baja temperatura y presión y en tiempos cortos, lograron depolimerizar completamente los residuos de policarbonato.
Este proceso permite recuperar el BPA evitando su liberación al ambiente, y obtener moléculas con funcionalidad carbonato de alto valor comercial, impidiendo a su vez la liberación de dióxido de carbono”.
Este catalizador permite el “reciclado secuencial selectivo”, optimizando los tiempos de reciclaje y solucionando uno de los principales problemas del reciclado actual: el hecho de que los distintos materiales plásticos son incompatibles entre sí, con lo cual, para su reutilización, se debe realizar un exhaustivo proceso de separación y limpieza que demanda mucho costo en tiempo y dinero, lo que hace menos rentable el proceso.
“El reciclado secuencial selectivo consiste en un proceso de depolimerización química controlada que aprovecha las diferencias estructurales de los distintos plásticos y, por ende, su reactividad. Este proceso permite reciclar una mezcla selectivamente de a un plástico por etapa (secuencial).
Así, ajustando determinados parámetros del proceso de reciclado, como la temperatura, la naturaleza del agente depolimerizante o el tipo de catalizador, es posible inducir la depolimerización selectiva de un plástico sin afectar a los otros presentes en la mezcla de residuos”, explica la científica.
La conversión de residuos plásticos en moléculas biodegradables se logra gracias a este proceso, en pocas horas y, en algunos casos, en apenas unos minutos. Una metodología de reciclado químico que podría reutilizarse, a futuro, en otros plásticos de distintas familias, como poliésteres -PET, PLA, PHA, PHB-, poliamidas -como el nylon- y poliuretanos, entre otros.
“Considerando un lote de residuos compuesto por diferentes materiales, a futuro sería posible aplicar procesos de reciclado secuencial selectivo en los que en cada etapa se podría reciclar un plástico y obtener moléculas específicas.
Sería como una ´mina selectiva´ de moléculas de valor agregado a partir de residuos plásticos heterogéneos”, asegura Gilbert.
La científica confía en que “dado que los procesos son simples, requieren baja inversión inicial, utilizan materias primas de bajo costo e implican un bajo consumo energético, se podrán transformar los residuos plásticos en recursos de valor para reincorporarlos a circuitos productivos”.
También destaca que a futuro, “como las moléculas generadas pueden, dentro de ciertos límites, ser diseñadas, va a ser posible obtener nuevos tipos de poliuretanos, polihidroxiuretanos, policarbonatos, resinas epoxi, entre otros.
Además de nuevos materiales, las moléculas diseñadas podrían utilizarse como solventes verdes (biodegradables); como precursores de síntesis en la industria química, agro-química, farmacéutica y veterinaria; o bien en formulaciones cosméticas y agrícolas”.
Las características del proyecto facilitan su escalado y la transferencia tecnológica del método, lo que abre la posibilidad de que empresas y cooperativas puedan implementar la tecnología en contextos reales.
“Nuestro método no complejiza los procesos de reciclado actuales, ni exige grandes inversiones en equipamiento; promueve la creación de empleo local y de nuevas oportunidades productivas y, en última instancia, permite que los residuos dejen de acumularse como un problema ambiental y pasen a convertirse en insumos útiles, reduciendo la cantidad de plástico que llega a basurales o rellenos sanitarios y promoviendo acciones concretas de economía circular”, concluye.
CONICET
