El gran problema con los plásticos es que, aunque duran mucho tiempo, la mayoría se desechan después de un solo uso. Desde que se inventaron los plásticos en la década de 1950, alrededor de 8, Se han fabricado 300 millones de toneladas métricas (Mt), pero más de la mitad (4, 900 Mt) ya están en vertederos o se han perdido en el medio ambiente. Solo en 2010, se estima que entre 4,8 y 12,7 Mt se destinaron a los océanos.

Solo una pequeña proporción de los cientos de tipos de plásticos puede reciclarse mediante tecnología convencional. Pero hay otras cosas que podemos hacer para reutilizar los plásticos después de que hayan cumplido su propósito original. Mi investigación, por ejemplo, se centra en el reciclaje químico, y he estado investigando cómo se pueden utilizar los envases de alimentos para crear nuevos materiales como cables para la electricidad.

En el reciclaje químico se utilizan los elementos constitutivos para fabricar nuevos materiales. Todos los plásticos están hechos de carbono, hidrógeno y, a veces, oxígeno. Las cantidades y disposiciones de estos tres elementos hacen que cada plástico sea único. Como los plásticos son productos químicos muy puros y altamente refinados, pueden descomponerse en estos elementos y luego unirse en diferentes arreglos para hacer materiales de alto valor como nanotubos de carbono. En teoria, los únicos productos secundarios de hacer esto deberían ser oxígeno e hidrógeno.

Los nanotubos de carbono son moléculas diminutas con propiedades físicas increíbles. Piense en un trozo de alambre de gallinero envuelto en un cilindro. Así es como se ve la estructura de un nanotubo de carbono. Cuando el carbono está dispuesto de esta manera, puede conducir tanto calor como electricidad. Estas dos formas diferentes de energía son muy importantes de controlar y usar en las cantidades adecuadas, dependiendo de sus necesidades.

Para nuestro nuevo estudio, tomamos plásticos, en particular plásticos negros, que se utilizan comúnmente como embalaje para comidas preparadas y frutas y verduras en los supermercados, pero no se pueden reciclar fácilmente y se les quita el carbono, luego construyó moléculas de nanotubos de abajo hacia arriba utilizando los átomos de carbono.

Los nanotubos son 80, 000 veces más delgado que un cabello humano, de hecho, son prácticamente tan delgados como hebras de ADN. Pero estar hecho de enlaces carbono-carbono también les da una fuerza similar a la del diamante. Son tan fuertes que se consideran el material ideal para un elevador espacial propuesto.

Los nanotubos ya se han utilizado para hacer películas conductoras en pantallas táctiles, y su flexibilidad también los ha hecho ideales para dispositivos electrónicos flexibles. También se han utilizado para desarrollar tejidos que crean energía cuando te mueves, y la NASA los ha utilizado para evitar descargas eléctricas en la nave espacial Juno. Además, Recientemente se utilizaron para crear antenas para redes 5G.

Nuevo uso de nanotubos

Hemos estado fabricando específicamente nanotubos de carbono porque se pueden usar para resolver el problema del sobrecalentamiento y falla de los cables eléctricos. En todo el mundo, alrededor del 8% de la electricidad se pierde en transmisión y distribución. Esto puede no parecer mucho pero es bajo porque los cables eléctricos son cortos, lo que significa que las centrales eléctricas deben estar cerca del lugar donde se usa la electricidad, de lo contrario, la energía se pierde en la transmisión. Muchos cables de largo alcance (que están hechos de metales) no pueden funcionar a plena capacidad porque se sobrecalentarían y derretirían. Este es un problema real para un futuro de energía renovable utilizando energía eólica o solar, porque los mejores sitios están lejos de donde vive la gente.

He pasado varios años aprendiendo lo que es importante para obtener el mejor rendimiento eléctrico de los cables de carbono. Para hacer esto, primero me especialicé en crear nanotubos de la más alta calidad utilizando los métodos más apropiados para hacer el mejor conductor. Mapeé las mejores condiciones de reacción que nos dieron la capacidad de utilizar plásticos negros como materia prima.

Ahora hemos podido usar nanotubos para transmitir electricidad a una bombilla en un pequeño modelo de demostración. A largo plazo, planeo fabricar cables eléctricos de carbono de alta pureza utilizando materiales plásticos de desecho. Y actualmente estoy trabajando para mejorar el rendimiento eléctrico del material de nanotubos y aumentar la producción, por lo que están listos para su implementación a gran escala en los próximos tres años.

Siguiendo mi lema de "no dejar carbono", también estamos desarrollando nuevas formas de convertir plásticos de forma rápida y económica utilizando este método de reciclaje químico. Cualquier carbono que se escape de nuestro proceso es una pérdida para nosotros. y podría ser un contaminante. Por lo tanto, nuestro objetivo es mantener esto al mínimo mediante la captura de carbono después de cada paso utilizando depuradores químicos para capturar el carbono de los gases de escape para que pueda reciclarse una y otra vez. hasta que hayamos utilizado tanto carbono original como sea físicamente posible.

También estamos estudiando el uso de otras formas de residuos de carbono para fabricar nanomateriales. Los plásticos son un problema conocido, pero hay muchos otros materiales de carbono como neumáticos, documentos, pinturas solventes, y refrigerantes que no siempre tienen un plan para el final de su vida útil. El problema de los plásticos está creciendo a la velocidad del uso de plástico, y solo se reutiliza una cantidad muy pequeña de ellos. Pero nuestra investigación muestra que podemos utilizar el problema de hoy para fabricar los materiales del mañana.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.