Resumen

El sector mundial del plástico necesita urgentemente una economía circular y la descarbonización, ya que el uso excesivo de plástico está agravando la contaminación plástica y el cambio climático. En este sentido, se propuso una estrategia novedosa para cerrar tanto el ciclo del plástico como el del carbono mediante la captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS), que consiste en reciclar los residuos plásticos en adsorbentes para la captura de CO2 y convertir el CO2 capturado de nuevo en plástico nuevo.

Esta ruta plástico-CO2-plástico aplicada en poliuretano se evaluó a través del análisis del ciclo de vida y se propuso un nuevo indicador, la eficiencia de cierre de carbono (CCE), para cuantificar el grado de cierre de un ciclo de carbono. Los resultados indican una emisión negativa de -9,57 kg CO2 eq/kg PU. Sin embargo, la CCUS amplifica otros impactos, como la demanda de energía primaria, el uso del agua, etc. Las materias primas químicas y la preparación de adsorbentes son factores cruciales para la mayoría de los impactos ambientales. La estrategia basada en CCUS supera con creces el reciclaje químico en la puntuación CCE, destacando su eficacia para cerrar el ciclo del carbono.

Conclusiones

En este estudio se propone una nueva estrategia basada en el CCUS para lograr una transición sostenible del plástico. Los PUF se producen utilizando CO2 como fuente de carbono, mientras que los PUF residuales se convierten en adsorbentes para la captura de carbono. Tanto el bucle de carbono como el de plástico se cierran y se consiguen emisiones negativas gracias a la estrategia basada en CCUS. Se aplicó el ACV para evaluar el impacto ambiental de la estrategia. Para producir 1 kg de PUFs basados en CCUS con un upcycling proporcional de PUFs de desecho y almacenamiento de CO2, se consigue un PED de 178 MJ y un GWP de -9,57 kg CO2 eq.

Aunque el CCUS podría fijar 0,06 kg de CO2 en 1 kg de PUF y almacenar 20 kg adicionales de CO2, también conlleva cargas medioambientales adicionales. Por ejemplo, la contribución al PED realizada por el CCUS es notable (77 MJ/kg), que es sólo ligeramente inferior a la contribución de la producción de plástico (100 MJ/kg).

El análisis de la contribución ha identificado que el suministro de materias primas químicas (MDI y PO) seguido de la preparación de adsorbentes son factores cruciales para la mayoría de las categorías de impacto ambiental. Por lo tanto, se recomiendan encarecidamente alternativas químicas bajas en carbono y avances tecnológicos para la preparación de adsorbentes. El análisis a escala revela el potencial de descarbonización profunda de la industria del plástico. Si se amplía la estrategia basada en CCUS y se aplica al 10% de los PUF rígidos chinos, se reduciría el GWP en un 29% en comparación con su no aplicación, aunque el PED aumentaría en un 7%. Y lo que es más impresionante, la industria de PUF alcanzará la neutralidad de carbono si la proporción de aplicación sigue alcanzando el 34%.

La utilización de adsorbentes derivados de residuos plásticos para el DAC se considera una alternativa de futuro. Sin embargo, el DAC sigue mostrando deficiencias en cuanto a GWP, PED y eficiencia de carbono. El DAC depende en gran medida de la capacidad de trabajo de los adsorbentes, con un requisito mínimo de 0,23. De lo contrario, el DAC será completamente inviable.

La eficiencia de cierre del carbono se introdujo para cuantificar el grado de cierre en un bucle de carbono. Y se comprobó que la estrategia basada en el CCUS cierra el bucle de carbono del plástico de forma más eficiente que el reciclado químico. Sin embargo, la cantidad de CO2 utilizado es demasiado pequeña en comparación con el CO2 capturado. Este desajuste hace que el PUF basado en CO2 sea un reto para servir como sumidero de carbono.

Este estudio ofrece una referencia para la transición sostenible del plástico y afirma su potencial desde la perspectiva del ciclo de vida. La estrategia basada en el CCUS también puede ampliarse a otros tipos de plástico. No obstante, su aplicación práctica depende en gran medida de los avances tecnológicos. Ejemplos claros son polímeros basados en CO2, adsorbentes derivados de residuos plásticos, captura de carbono y mejora de la recuperación de plásticos.

Tomado y traducido del repositorio SSRN.