Los investigadores de Virginia Tech están explorando procesos que podrían aumentar en gran medida el reciclaje de uno de los plásticos más producidos del mundo.
Doctor. El candidato Adam McNeeley y su asesor, el distinguido profesor Y. A. Liu, miembro del Instituto de Innovación de Macromoléculas, informan sobre su investigación sobre procesos de reciclaje químico que eliminan aditivos, impurezas y colorantes del tereftalato de polietileno, comúnmente conocido como PET.
Los procesos pueden permitir reciclar un mayor porcentaje del plástico que con los procesos de reciclaje mecánico actuales.
El trabajo se publica en la revista Industrial &Engineering Chemistry Research. .
El PET se encuentra en muchos artículos de uso cotidiano, como textiles, envases y botellas. El reciclaje actual se realiza principalmente mediante el proceso mecánico, que se limita a materiales reciclados limpios y se aplica principalmente a botellas de plástico. Las botellas de plástico solo representan alrededor del 30 % de su uso final, y el 70 % restante generalmente no se considera para el reciclaje comercial.
"La importancia de esta investigación es identificar y desarrollar las formas más baratas y eficientes de reciclar PET", dijo McNeeley, que estudia ingeniería química, "Existe un claro deseo público de utilizar productos fabricados con materiales reciclados, pero si el reciclado El material cuesta mucho más que el material virgen, entonces es menos probable que la gente compre el material reciclado".
McNeeley y Liu investigaron vías de despolimerización utilizando etilenglicol, metanol o agua para producir monómeros que pueden purificarse de aditivos, impurezas y colorantes en desechos plásticos y luego convertirse nuevamente en polímero PET reciclado.
Antes de su estudio, la mayor parte del trabajo relacionado con la despolimerización química del PET se centraba únicamente en el aspecto químico. Pero esta investigación proporciona una evaluación exhaustiva de la termodinámica, la química, la purificación, la gestión de residuos y el diseño sostenible de los procesos de despolimerización del PET.
El equipo de investigación creó un modelo de simulación completo de cuatro procesos de despolimerización que cuantifican los equilibrios de masa y energía junto con la demanda de energía y las emisiones de dióxido de carbono, lo que constituye una base cuantitativa para que los profesionales industriales interesados en su despolimerización sigan desarrollando procesos de despolimerización sostenibles.
"Hay muchas formas diferentes de despolimerizar el PET y hay tres que se están desarrollando activamente para uso comercial, y demostramos cómo se comparan estos diferentes métodos desde el punto de vista del procesamiento químico", afirmó McNeeley.
Su trabajo también sugiere áreas clave en las que los investigadores deben centrarse para avanzar significativamente en el reciclaje de plástico y permitir que las nuevas tecnologías de reciclaje sean comercialmente viables.
"Uno de los mayores desafíos del reciclaje mecánico es que ciertos tintes e impurezas no se pueden eliminar", dijo McNeely. "Hay que hacer un gran esfuerzo en la clasificación y limpieza de los residuos de PET que puedan reciclarse mecánicamente.
"La conversión del polímero en monómero abre una serie de vías de purificación y permite reciclar residuos de PET de cualquier calidad teórica. También abre la posibilidad de reciclar otros materiales de PET, como envases y textiles, que en realidad constituyen la mayor parte del PET. uso final."
Hay muchas empresas que desarrollan activamente tecnologías de reciclaje químico de PET, una de las cuales es Eastman Chemical Co. Eastman ha construido la primera unidad de despolimerización a gran escala en los Estados Unidos utilizando metanólisis en Kingsport, Tennessee.
"Es importante que las empresas químicas tradicionales como Eastman estén trabajando en esta tecnología. Estas empresas tienen acceso a grandes cantidades de capital para construir procesos a gran escala y tienen el conocimiento y la experiencia para desarrollar y operar procesos de manera eficiente y confiable, lo que "Es importante que las tecnologías de reciclaje emergentes sobrevivan, especialmente durante condiciones de mercado turbulentas", afirmó McNeeley.
"Este es un estudio oportuno, significativo y que invita a la reflexión", afirmó Joseph Bays, director de tecnología de licencias de la empresa. "Soy un fanático de la innovación en la integración del calor para ahorrar consumo de energía y de algunas otras características innovadoras del estudio de diseño sustentable."
Dado el contexto global del reciclaje de PET, McNeeley dijo que tales esfuerzos deberían conllevar un nivel de urgencia.
"Los plásticos actualmente se derivan de materias primas basadas en combustibles fósiles. Las fluctuaciones en los precios del plástico y los precios relativamente bajos de los combustibles fósiles tienden a acabar con los esfuerzos de reciclaje de plástico porque es difícil ganar dinero", afirmó.
"Hay una cantidad finita de combustibles fósiles y los precios eventualmente aumentarán a medida que el recurso se vuelva más escaso. Aquí es donde los esfuerzos de reciclaje de plástico se vuelven confiablemente rentables, al tiempo que evitan que los plásticos se vuelvan extremadamente costosos a medida que hacemos la transición al uso de materias primas derivadas de combustibles no fósiles. "
Más información: Adam McNeeley et al, Evaluación de procesos de despolimerización de PET para la economía circular. 2. Opciones de diseño de procesos y evaluación de modelos de procesos para metanólisis, glucólisis e hidrólisis, investigación en química industrial y de ingeniería (2024). DOI:10.1021/acs.iecr.3c04001
Información de la revista: Investigación en química industrial y de ingeniería
Proporcionado por Virginia Tech
