Con solo un pequeño porcentaje de plásticos reciclados, determinar la mejor manera de reciclar y reutilizar estos materiales puede permitir una mayor adopción del reciclaje de plásticos y reducir la contaminación por desechos plásticos. Investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) examinaron los beneficios y las ventajas y desventajas de las tecnologías actuales y emergentes para reciclar ciertos tipos de plásticos para determinar las opciones más apropiadas.
Los investigadores proporcionaron una comparación de varias tecnologías para el reciclaje de circuito cerrado, que permiten la reutilización de plástico mediante procesamiento mecánico o químico, eliminando la necesidad de materiales vírgenes derivados de combustibles fósiles. Consideraron métricas técnicas como la calidad y la retención del material, así como métricas ambientales que incluyen el uso de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero.
«Sabemos que el costo es uno de los principales, si no la principal: impulsores del reciclaje para las empresas que desean invertir en él», dijo Taylor Uekert, autor principal de «Comparación técnica, económica y ambiental de las tecnologías de reciclaje de ciclo cerrado para plásticos comunes», que aparece en la revista ACS Química e Ingeniería Sostenible. «Pero creo que es muy importante recordar que hay otras cosas que son igualmente importantes para nuestra vida en este planeta, y también debemos considerar esos impactos ambientales».
Sus coautores, todos de NREL, son Avantika Singh, Jason DesVeaux, Tapajyoti Ghosh, Arpit Bhatt, Geetanjali Yadav, Shaik Afzal, Julien Walzberg, Katrina Knauer, Scott Nicholson, Gregg Beckham y Alberta Carpenter.
El artículo describe la eficacia con la que las tecnologías de reciclaje de ciclo cerrado funcionarían con el tereftalato de polietileno (PET) y tres tipos de poliolefinas: polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno de baja densidad (LDPE) y polipropileno (PP). Estos plásticos tienen muchos usos. El PET, por ejemplo, se utiliza para fabricar botellas, bandejas y alfombras. El HDPE se encuentra en jarras de leche, bolsas, recipientes y juguetes. El LDPE se usa comúnmente para fabricar botellas comprimibles, tapas y bolsas. El PP, por su parte, se utiliza para fabricar botes de yogur, colgadores y pajitas.
Las tasas de reciclaje de estos polímeros variaron en Estados Unidos durante 2019, desde un 2 % para LDPE hasta un 15 % para botellas y envases de PET.
«PET es como una botella de agua común de un solo uso», dijo Uekert. «Puedes reciclar eso. Pero lo más probable es que no salga por el otro extremo como una botella. Saldrá como una bandeja de plástico para poner comida o podría convertirse en fibras de plástico que podrían usarse para hacer ropa. Está volviendo al mismo tipo de plástico, pero no necesariamente al mismo tipo de producto plástico».
Hay dos métodos de reciclaje de circuito cerrado disponibles para los plásticos HDPE, LDPE y PP: mecánico, en el que el plástico se muele, se funde y se convierte en algo nuevo; y disolución en base solvente, que elimina las impurezas para que el plástico sea de calidad apta para su reutilización. Esos mismos procesos se pueden usar en PET además de tres tecnologías de reciclaje químico: hidrólisis enzimática, glucólisis y metanólisis.
Cada año se generan en todo el mundo más de 400 millones de toneladas métricas de residuos plásticos. Las estrategias de reciclaje actuales pueden capturar una fracción de estos plásticos, pero faltan datos consistentes sobre las capacidades y los impactos de estos procesos. El estudio de NREL caracterizó cuantitativamente el desempeño de las tecnologías de reciclaje de plástico, incluidos factores que generalmente solo se discuten cualitativamente, como la tolerancia a la contaminación, y estableció una metodología para comparar nuevos procesos de reciclaje a medida que surgen.
«No se trata solo de que puedas reciclar plástico», dijo Uekert. «Muestra efectivamente ¿Puedes reciclar ese plástico?»
Aunque el reciclaje mecánico supera a todas las demás tecnologías, así como a la producción de plástico virgen en métricas económicas y ambientales, el proceso produce plástico de menor calidad. Aumentar la calidad y la cantidad de plásticos para reciclar mediante una mejor clasificación y pretratamiento podría mejorar la viabilidad del reciclaje mecánico, dijeron los investigadores.
«Para habilitar realmente un sistema circular en el que mantengamos la mayor cantidad posible de material en la economía, ahí es cuando realmente necesitamos mejorar nuestra [material] retención a través de cosas como una mejor clasificación y mejores rendimientos de sus procesos de reciclaje», dijo Uekert. «Si tiene un proceso que solo tiene un rendimiento del 75%, terminará necesitando un poco más de electricidad, un poco más de productos químicos, para reciclar un kilogramo de plástico de lo que haría si tuviera un rendimiento del 90% o más. Eso significa que sus impactos ambientales generales, su costo general, disminuirán a medida que aumente su retención de material».
Los investigadores señalaron que el reciclaje debe tratarse como una oportunidad de descarbonización, con tecnologías que utilizan electricidad que podría generarse a partir de fuentes renovables.
El financiamiento provino de la Oficina de Tecnologías de Bioenergía y la Oficina de Tecnologías de Fabricación y Materiales Avanzados del Departamento de Energía de EE. UU. como parte del Consorcio BOTTLE, un esfuerzo de colaboración que significa Tecnologías Bio-Optimizadas para mantener los termoplásticos fuera de los vertederos y el medio ambiente.
NREL es el principal laboratorio nacional del Departamento de Energía de EE. UU. para la investigación y el desarrollo de energías renovables y eficiencia energética. NREL es operado para el DOE por Alliance for Sustainable Energy LLC.
