Resumen
Las películas plásticas multicapa (ML) son materiales esenciales para el envasado de productos, pero su reciclaje sigue siendo limitado: solo el 5 % se recicla en Estados Unidos. Las tecnologías basadas en disolventes ofrecen una alternativa prometedora, ya que permiten recuperar las resinas poliméricas que las componen. Un ejemplo es el proceso Solvent Targeted Recovery and Precipitation (STRAP™), que disuelve y separa secuencialmente los polímeros mediante lavados con disolventes específicos, aunque su diseño requiere considerar cuidadosamente los impactos sobre la salud y el medio ambiente.

Este trabajo presenta un marco computacional integrado que combina modelado molecular y de procesos, junto con análisis tecnoeconómico (TEA) y análisis de ciclo de vida (LCA), para evaluar y seleccionar disolventes verdes en procesos de reciclaje basados en disolventes. El marco permite realizar una evaluación rápida y jerárquica: primero se estima la solubilidad dependiente de la temperatura para medir la selectividad, y luego se evalúan indicadores de sostenibilidad como el consumo energético y el coeficiente de partición octanol-agua (log P).

Aplicando esta metodología a una base de datos de 1 000 disolventes, se identificaron opciones verdes capaces de separar películas ML compuestas por polietileno (PE), alcohol etilvinílico (EVOH) y tereftalato de polietileno (PET). Los resultados evidencian compromisos entre sostenibilidad, solubilidad y viabilidad económica, destacando la necesidad de una visión sistémica integral en el diseño de disolventes y en el desarrollo de nuevos procesos de reciclaje más eficientes y sostenibles.

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Conclusiones
Este estudio presenta un marco para la selección de disolventes verdes aplicado a la separación de películas plásticas multicapa (ML) mediante procesos basados en disolventes. El marco busca reducir riesgos ambientales, priorizando la prevención de residuos tóxicos. A través de un caso de estudio con películas PE–EVOH–PET y el proceso dependiente de la temperatura STRAP™, se demostró su efectividad. El enfoque de ocho etapas inicia prediciendo solubilidades poliméricas dependientes de la temperatura en 1 000 disolventes, evaluando selectividad, impacto ambiental (mediante LCA), toxicidad (cáncerígena y no cáncer), ecotoxicidad y costos (vía TEA). Además, se integraron guías de sostenibilidad como log P y la GSK Solvent Guide, junto con bases de datos regulatorias como REACH y EPA, para una evaluación cuantitativa y cualitativa del riesgo.

Los resultados evidenciaron que, en sistemas binarios EVOH–PET, 45 disolventes cumplieron los criterios de disolución selectiva y sostenibilidad, destacando el DMSO por su bajo requerimiento energético y buena solubilidad. En sistemas ternarios PE–EVOH–PET, 151 disolventes cumplieron los criterios, aunque compuestos como tolueno presentaron altos impactos ambientales y energéticos. Se observó que el punto de ebullición del disolvente influye significativamente en las tasas de recuperación y en la sostenibilidad del proceso: los disolventes con alto punto de ebullición generan mayores costos energéticos, mientras que los de bajo punto pueden reducir la eficiencia de recuperación. A tasas de recuperación superiores al 99,9 %, la elección del disolvente tuvo poco efecto en el costo del producto mínimo (MSP), pero por debajo de ese umbral, su influencia económica fue considerable. Además, el requerimiento energético mínimo se correlacionó fuertemente con el impacto ambiental global.

Finalmente, se identificó un compromiso entre sostenibilidad, solubilidad y viabilidad económica, donde el sulfuro de tetrametileno emergió como sustituto potencial del tolueno. El estudio destaca que la selección de disolventes verdes para películas ML es un problema multiobjetivo complejo, que requiere integrar bases de datos, simuladores de procesos como BioSTEAM, y técnicas de ciencia de datos para optimizar simultáneamente criterios ambientales, técnicos y económicos. En trabajos futuros, los autores proponen ampliar la base de datos de solubilidad y aplicar el marco al diseño de películas más fáciles de reciclar, contribuyendo al desarrollo de empaques sostenibles y circulares.

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Información tomada y traducida del artículo científico publicado en Computers & Chemical Engineering.
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