Resumen:

Este estudio presenta una comparación tecnoeconómica de la producción convencional de PLA por fermentación a partir de glucosa con dos rutas de reciclaje químico que reciclan residuos posconsumo de PLA mediante hidrólisis enzimática y alcohólisis. Las simulaciones de proceso en Aspen Plus muestran que todas las rutas alcanzan una alta eficiencia material (>90%), pero difieren notablemente en su desempeño ecológico y económico.

El proceso de fermentación de referencia requiere la mayor cantidad de materiales auxiliares y energía, lo que se traduce en mayores costos e impacto ambiental. La hidrólisis enzimática de residuos de PLA (wPLA) mejora la eficiencia material y reduce los costos, aunque su viabilidad depende de la pureza y el rendimiento de la corriente de residuos. La alcohólisis con metanol resulta ser la opción más ventajosa, ya que ofrece los menores costos de capital y operación, alta robustez frente a los precios de la materia prima y una eficiencia material superior.

Los análisis de sensibilidad confirman el potencial de las rutas de reciclaje bajo un amplio rango de supuestos relacionados con parámetros de proceso y condiciones del marco ecológico. Estos hallazgos resaltan los beneficios ecológicos y económicos de la transición de una producción lineal a una producción circular de PLA, identificando el reciclaje basado en alcohólisis como la ruta más prometedora para la fabricación sostenible de bioplásticos a gran escala.

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Conclusiones:

El estudio compara tecnoeconómicamente tres rutas para la producción y reciclaje de PLA: la producción lineal convencional a partir de biomasa (fermentación de glucosa), el reciclaje por hidrólisis enzimática y el reciclaje por alcohólisis con metanol. Aunque las tres alternativas alcanzan altas eficiencias materiales (≈90% o más del máximo teórico), presentan diferencias importantes en desempeño económico y ambiental. El proceso convencional, aunque es el estándar industrial actual, muestra mayor consumo energético, uso intensivo de insumos auxiliares y menor eficiencia global.

La hidrólisis enzimática del PLA posconsumo mejora la eficiencia material y reduce la demanda energética, ya que el ácido láctico se obtiene en mayor concentración tras la reacción. A pesar de su bajo nivel de madurez tecnológica (TRL), resulta económicamente y ecológicamente favorable, incluso ante variaciones en el rendimiento del proceso. Además, disminuye la dependencia del azúcar como materia prima, lo que reduce la competencia con la producción de alimentos y abre oportunidades de mejora mediante el reciclaje de enzimas.

La alcohólisis con metanol se identifica como la ruta más prometedora, al presentar los menores costos de capital y operación, mayor robustez económica y mejor eficiencia material. Su operación es más simple, al no requerir azúcar ni etapas complejas de purificación, y sigue siendo viable incluso con variaciones en la calidad del residuo. No obstante, su aplicación industrial enfrenta desafíos como el bajo TRL, la falta de infraestructura de recolección y clasificación de PLA y la necesidad de marcos regulatorios que incentiven el uso de materiales reciclados para consolidar una economía circular de bioplásticos.

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

Imagen tomada del artículo.