Nuevo método para el reciclaje de poliestireno

Hola estimados amigos de Hive.

El poliestireno es quizás el plástico más abundantemente fabricado en todo el mundo, tiene diferentes usos, entre los que destaca la fabricación de espuma para embalaje, material aislante, recipientes para alimentos y cubiertos desechables, su amplio uso se debe a sus buenas propiedades mecánicas y bajo costo.

La espuma de poliestireno tiene un uso muy generalizado para el embalaje. Fuente: publicdomainpicture.net.

El problema con el poliestireno es su gran volumen de producción, lo que ha hecho de la contaminación por poliestireno una gran preocupación ambiental; y aunque los desechos de este tipo de plástico se pueden eliminar mediante la incineración, este enfoque resulta perjudicial por la liberación al aire de subproductos peligrosos, e incluso mutagénicos, por ello el reciclaje es la mejor opción. Sin embargo no hay incentivos para el reciclaje de este material, ya que enfrenta el reto de la mayoría de los plásticos, son difíciles de degradar y su reciclado conduce a productos de menor calidad. Pero un equipo de científicos ha planteado un método termoquímico que quizás podría hacer atractivo el reciclaje de este material, al permitir obtener productos de valor para otras industrias.

Nuevo método permite obtener productos de interes a partir del poliestireno. Fuente: Imagen elaborada en powerpoint, las imágenes del envase de poliestireno y el vaso de precipitado son de dominio público.

¿Qué es el poliestireno?

El poliestireno (PS) es un polímero aromático sintetizado a partir de la polimerización del estireno, un hidrocarburo derivado del petróleo. A temperatura ambiente, el poliestireno normalmente es un termoplástico, lo que quiere decir que se ablanda y derrite con el calor, por lo que se puede fundir para ser moldeado o extruido, para luego volver a solidificarse en la forma deseada.

El poliestireno puede ser moldeado de diferentes formas. Fuente: Wikipedia.org

El poliestireno en su forma sólida, llamado poliestireno cristal, es transparente y rígido debido a la falta de disposiciones cristalinas de las moléculas de estireno, aunque su uso más notable es en forma de espuma, conocido como poliestireno expandido (EPS), muy utilizado en la fabricación de envases de comida desechable, y también puede encontrarse en forma de película. Este plástico se identifica con el número 6 del código de identificación de los plásticos.

La parte transparente de las cajas de CD es de poliestireno cristal. Fuente: Wikipedia.org.

El poliestireno se fabrica fácilmente mediante la polimerización de estireno mediante polimerización vinilica por radicales libres. El estireno es mezclado con peróxido de dibenzoilo como iniciador y se calienta a una temperatura de 120°C. Luego se requieren varias etapas de polimerización para dar como resultado un polímero disuelto en la solución del monómero. Posteriormente, el monómero sin reaccionar y el diluyente se evaporan instantáneamente al vacío, dejando únicamente el poliestireno, un polímetro con alto peso molecular.

Esquema de producción de poliestireno. Fuente: imagen elaborada en powerpoint.

Nuevo método

El método desarrollado por este grupo de científicos propone la degradación termoquímica del poliestireno en benceno y otros productos utilizando cloruro de aluminio como catalizador, en reactores operados a temperaturas de 80 °C. Una gran mejora considerando que los métodos convencionales, por ejemplo, el reciclado mecánico precisa de altas temperaturas y esfuerzos cortantes para pulverizar el material; mientras que el reciclado químico generalmente requiere la despolimerización del material reciclado a través de solvólisis, pirólisis y procesos catalíticos, lo que lo hace complejo.

Este método termoquímico de degradación y reciclado fue empleado para sintetizar una variedad de productos químicos aromáticos de gran valor a partir de desechos de poliestireno. Para ello, se emplearon dos reacciones en cascada donde, primero el poliestireno se degrada PS a benceno a en condiciones suaves, y segundo, se emplearon una variedad de aditivos de cloruro de acilo/alquilo y sulfinilo para modificar el producto bencénico previamente obtenido utilizando el mismo reactor. Para demostrar el método, los científicos disolvieron en benceno varios tipos de residuos de poliestireno, como utensilios desechables y piezas de embalaje, procediendo a calentar la mezcla en un reactor con atmósfera inerte y con cloruro de aluminio como catalizador, obteniendo de esta forma nueve cetonas y sulfuros de relevancia cosmética y farmacéutica, entre ellos la propiofenona, benzofenona y sulfuro de difenilo.

La degradación termoquímica con AlCl₃ extrae benceno del poliestireno, que luego se puede transformar en arilcetonas y sulfuros. Fuente: imagen elaborada en powerpoint.

Con este nuevo método de degradación y reciclaje de poliestireno se espera reciclar grandes volúmenes de poliestireno y transformarlos en productos químicos de gran valor para otras industrias del sector químico.

Esperemos que investigaciones de este tipo sigan avanzando, a fin de desarrollar métodos viables para el reciclaje químico de grandes volúmenes de residuos de poliestireno, un importante plástico que ha traído consigo un gran problema de contaminación.

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Bueno amigos, espero les haya gustado la información sobre este método propuesto para reciclar el poliestireno, un desecho muy común en la actualidad. ¡Hasta la próxima!

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Referencias

Wikipedia.org. Poliestireno.

Adrian Merrington (2011). Recycling of Plastics, en Applied Plastics Engineering Handbook. Pages 177-192.

Salisu, A. Maigari, Y.S. (2021). Polystyrene and its recycling: A Review. Proceedings of Materials Science and Technology Society of Nigeria (MSN) Kaduna State Chapter.

Nuwayo Eric Munyaneza, Carlos Posada, Zhen Xu, Vincenzo De Altin Popiolek, Griffin Paddock, Charles McKee, Guoliang Liu (2023). A Generic Platform for Upcycling Polystyrene to Aryl Ketones and Organosulfur Compounds; Angewandte Chemie International Edition