Resumen:
El estudio analiza por primera vez el impacto ambiental del upcycling químico de PET posconsumo para producir polímero Kevlar, utilizando un Análisis de Ciclo de Vida (LCA, por sus siglas en inglés). Se modelaron rutas basadas en la amonólisis e hidrólisis del PET, identificando los puntos críticos ambientales del proceso. Los resultados muestran que el Kevlar obtenido mediante upcycling presenta menores impactos ambientales que el Kevlar virgen, con reducciones del 15% en calentamiento global, 30% en demanda energética acumulada, 1% en ecotoxicidad y 40% en agotamiento de combustibles fósiles. Esto indica que convertir residuos de PET en Kevlar puede disminuir significativamente la huella ambiental del material.
El análisis reveló que la mayor carga ambiental proviene de la preparación de monómeros, especialmente por el uso de solventes como cloroformo y éter dietílico. Al optimizar el proceso —por ejemplo, sustituyendo KOH por NaOH y reduciendo el consumo de solventes— se logra disminuir el GWP en casi un 20% y los costos en más de un 21%. Aunque el upcycled Kevlar muestra un alto potencial para reducir el impacto ambiental y aprovechar residuos plásticos, su adopción industrial requerirá optimizar los procesos, sustituir solventes por alternativas más verdes y mitigar los puntos críticos identificados.
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Conclusiones:
El estudio evalúa el impacto ambiental del upcycling químico de PET hacia Kevlar y lo compara con la producción convencional del polímero en Norteamérica. Para ello se modeló un inventario del ciclo de vida escalando datos de laboratorio basados en patentes y literatura. Los resultados muestran que el Kevlar producido a partir de residuos de PET genera 15,22 kg CO₂ eq/kg, aproximadamente un 15% menos que el Kevlar virgen. La etapa más influyente es la preparación de monómeros, debido al uso de solventes como cloroformo y éter dietílico. Además, el análisis de escenarios revela que modificaciones en la despolimerización de TPA y en la preparación de PPD y TCL pueden reducir el GWP en un 31,8% y los costos en un 40%. En términos económicos, el Kevlar reciclado químicamente se estima en 7,03 USD/kg, por debajo de los 9,23 USD/kg del polímero virgen.
El estudio demuestra que el upcycling por amonólisis e hidrólisis tiene potencial para disminuir el impacto climático y ambiental del Kevlar, aprovechando residuos de PET y reduciendo costos. Sin embargo, la adopción a gran escala requerirá optimizar procesos clave, especialmente reemplazar solventes de alto impacto por alternativas más sostenibles y mejorar la recuperación de solventes mediante destilación. También se propone como siguiente paso una evaluación Eco-Techno-Económica (eTEA) completa, siguiendo la nueva norma ISO/TS 14076, que integre viabilidad técnica, impacto ambiental y métricas económicas como inversión de capital, rentabilidad y retorno de inversión para evaluar rigurosamente la viabilidad industrial de esta ruta de upcycling.
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Información tomada y traducida del artículo científico publicado en ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
Imagen tomada del artículo.