En el clásico de aventuras Regreso al futuro, Emmett "Doc" Brown usa la energía generada a partir de la basura para alimentar su máquina del tiempo DeLorean. Pero mientras que una máquina del tiempo todavía puede estar un poco lejos, la perspectiva de utilizar basura como combustible no está muy lejos de la realidad. Plástica, en particular, contienen principalmente carbono e hidrógeno, con contenido energético similar al de los combustibles convencionales como el diésel.

Los plásticos se encuentran entre los materiales de desecho más valiosos, aunque con la forma en que las personas los desechan, probablemente no lo sabrías. Es posible convertir todos los plásticos directamente en formas útiles de energía y productos químicos para la industria, utilizando un proceso llamado "pirólisis de plasma frío".

La pirólisis es un método de calentamiento, que descompone materiales orgánicos a temperaturas entre 400 ℃ y 650 ℃, en un ambiente con oxígeno limitado. La pirólisis se utiliza normalmente para generar energía en forma de calor, electricidad o combustibles, pero podría ser aún más beneficioso si se incorporara plasma frío al proceso, para ayudar a recuperar otros productos químicos y materiales.

El caso de la pirólisis de plasma frío

La pirólisis de plasma frío permite convertir los residuos plásticos en hidrógeno, metano y etileno. Tanto el hidrógeno como el metano se pueden utilizar como combustibles limpios, ya que solo producen cantidades mínimas de compuestos nocivos como el hollín, hidrocarburos no quemados y dióxido de carbono (CO₂). Y el etileno es el componente básico de la mayoría de los plásticos que se utilizan en todo el mundo en la actualidad.

Tal y como está, El 40% de los productos plásticos de desecho en los EE. UU. Y el 31% en la UE se envían al vertedero. Los residuos plásticos también constituyen del 10% al 13% de los residuos sólidos urbanos. Este desperdicio tiene enormes impactos perjudiciales en los océanos y otros ecosistemas.

Por supuesto, Normalmente, quemar plásticos para generar energía es mucho mejor que desperdiciarlos. Pero la quema no recupera materiales para su reutilización, y si las condiciones no están estrictamente controladas, puede tener efectos perjudiciales para el medio ambiente, como la contaminación del aire.

En una economía circular, donde los residuos se reciclan en nuevos productos, en lugar de desecharse, las tecnologías que dan nueva vida a los plásticos de desecho podrían transformar el problema de la acumulación de plásticos de desecho. En lugar de desperdiciar plásticos, La pirólisis de plasma frío se puede utilizar para recuperar materiales valiosos, que se puede enviar directamente a la industria.

Cómo recuperar residuos plásticos

En nuestro estudio reciente probamos la efectividad de la pirólisis de plasma frío usando bolsas de plástico, Botellas de leche y lejía recolectadas por una instalación de reciclaje local en Newcastle, REINO UNIDO.

Descubrimos que se recuperó 55 veces más etileno del [polietileno de alta densidad (HDPE)], que se utiliza para producir objetos cotidianos como botellas de plástico y tuberías, utilizando plasma frío. en comparación con la pirólisis convencional. Aproximadamente el 24% del peso del plástico se convirtió de HDPE directamente en productos valiosos.

Las tecnologías de plasma se han utilizado para hacer frente a los residuos peligrosos en el pasado, pero el proceso ocurre a temperaturas muy altas de más de 3, 000 ° C, y por lo tanto requiere un sistema de enfriamiento complejo y que consume mucha energía. El proceso de pirólisis de plasma frío que investigamos opera a solo 500 ℃ a 600 ℃ combinando calentamiento convencional y plasma frío, lo que significa que el proceso requiere relativamente mucha menos energía.

El plasma frío que se utiliza para romper enlaces químicos, iniciar y excitar reacciones, se genera a partir de dos electrodos separados por una o dos barreras aislantes.

El plasma frío es único porque produce principalmente electrones calientes (altamente energéticos); estas partículas son excelentes para romper los enlaces químicos de los plásticos. La electricidad para generar el plasma frío podría provenir de energías renovables, con los productos químicos derivados del proceso utilizados como forma de almacenamiento de energía:donde la energía se mantiene en una forma diferente para ser utilizada posteriormente.

Las ventajas de usar plasma frío sobre la pirólisis convencional es que el proceso se puede controlar estrictamente, facilitando la ruptura de los enlaces químicos en HDPE que efectivamente convierten los hidrocarburos pesados ​​de los plásticos en otros más ligeros. Puede utilizar el plasma para convertir plásticos en otros materiales; hidrógeno y metano para obtener energía, o etileno e hidrocarburos para polímeros u otros procesos químicos.

Mejor de todo, el tiempo de reacción con plasma frío es de segundos, lo que hace que el proceso sea rápido y potencialmente económico. Entonces, La pirólisis de plasma frío podría ofrecer una variedad de oportunidades comerciales para convertir algo que actualmente desperdiciamos en un producto valioso.

El Reino Unido está luchando actualmente por cumplir con el objetivo de reciclaje doméstico del 50% para 2020. Pero nuestra investigación demuestra un posible lugar para los plásticos en una economía circular. Con pirólisis de plasma frío, aún puede ser posible darse cuenta del verdadero valor de los desechos plásticos y convertirlos en algo limpio y útil.

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