Durante décadas, los científicos han estado pensando en formas de disminuir la cantidad de desechos que terminan en los vertederos. Ahora, un equipo de la Universidad de Aarhus en Dinamarca ha descubierto un nuevo método para reciclar un polímero fundamental llamado poliuretano (PU) a partir de artículos comúnmente desechados como colchones, aislamiento y zapatos.

Los polímeros se clasifican en función de cómo se comportan bajo el calor, y estos comportamientos afectan su capacidad para ser reciclados. Los termoplásticos, por ejemplo, no forman enlaces químicos durante el curado, lo que permite que se derritan y vuelvan a moldear fácilmente. Por otro lado, los termoestables se fortalecen cuando se curan y forman nuevos enlaces químicos, lo que dificulta su reciclaje.

El PU es uno de los termoestables más utilizados en la fabricación de materiales. En 2022, la producción mundial de PU fue de casi 26 millones de toneladas. Se trata de una preocupación medioambiental por dos razones fundamentales. No solo se extraen los componentes principales del material de los combustibles fósiles, sino que la mayoría de los productos de PU se incineran o se arrojan a los vertederos al final de su vida útil debido a su incapacidad para ser transformados químicamente a gran escala.

En la actualidad, solo unas pocas empresas convierten el PU flexible en sus componentes principales originales, un poliol y un isocianato, rompiendo y reformando los enlaces químicos, un proceso conocido como despolimerización, a través de la glucólisis y la acidólisis. Esto da como resultado un producto reciclado con propiedades diferentes a las del material original. Sin embargo, debido a los altos costos y desafíos de lograr productos de alta pureza, la despolimerización no se ha ampliado ampliamente.

El equipo de la Universidad de Aarhus se basó en el proceso de acidólisis bien establecido. Comenzaron calentando espuma de PU a 220 °C en un reactor con ácido succínico. La reacción produjo un intermedio de diamina anclado a succinimida, así como un poliol. El intermedio de diamina, un sólido aromático, era fácilmente separable del poliol a través de la filtración. Se descubrió que el poliol separado era comparable al poliol original, lo que permite reutilizarlo para hacer nuevo PU.

Sin embargo, el equipo no se detuvo ahí. “En informes anteriores, solo se enfoca la fracción de polioles, ya que puede reutilizarse directamente, mientras que la parte aromática se ignora”, dice Bjarke Donslund, uno de los principales científicos involucrados en el proyecto. Es esta porción aromática la que constituye una gran fracción de PU, además de ser difícil de obtener de fuentes renovables. “Por lo tanto, nos propusimos analizar y valorizar los sólidos aromáticos obtenidos de la acidólisis, ya que esto permitiría potencialmente la reciclabilidad total de ambos componentes del PU”, dice.

A través de más experimentos, el equipo descubrió que las diaminas de tolueno se pueden transformar a través de la hidrólisis en una sustancia química llamada dianilina, que se utiliza en la producción de isocianatos. Este proceso completo permite a los fabricantes recuperar hasta el 82% de los componentes originales de PU, lo que supone una alternativa prometedora a la eliminación de productos basados en PU al final de su vida útil.

“El método es fácil de ampliar”, menciona Steffan Kvist Kristensen, uno de los autores del estudio y profesor asistente en el Centro Interdisciplinario de Nanociencia (iNANO) de la Universidad de Aarhus. Prevé que este proceso se esté implementando en fábricas que utilizan espuma PU como materia prima. “Pero la perspectiva de manejar también los residuos de PU de los consumidores requiere un mayor desarrollo”, aclara Kristensen. Antes de que se pueda lograr una economía circular, se deben resolver problemas logísticos como la clasificación de residuos.

En sus próximos pasos, el equipo espera explorar la aplicación de este proceso a espumas rígidas de PU, que han demostrado ser difíciles de reciclar debido a su complejidad molecular. “Pero quizás lo más importante es que nuestro objetivo es obtener una mejor comprensión de los mecanismos subyacentes de la acidólisis para mejorar las condiciones de reacción”, añade Donslund.

Información tomada del artículo “Innovating a New Reaction Path for Polyurethane Recycling” de la Revista CEP del AIChE