Resumen:
Los residuos plásticos, especialmente los provenientes de envases, plantean importantes desafíos de reciclaje debido a la presencia de polímeros mezclados, que a menudo generan mezclas inconsistentes no aptas para su reutilización en aplicaciones de grado alimentario. El reciclaje químico, en particular la hidrólisis alcalina, ofrece una solución prometedora en el caso de polímeros químicamente reactivos como los poliésteres, siendo el poli(tereftalato de etileno) (PET) uno de los plásticos predominantes aptos tanto para reciclaje mecánico como químico.
Actualmente, el reciclaje mecánico representa la mayor parte del reciclaje de PET, ya que la conversión del polímero nuevamente en sus bloques monoméricos requiere catalizadores, temperaturas elevadas o tiempos de reacción prolongados. Este estudio presenta un proceso recientemente desarrollado denominado Heated High-Ethanol Alkaline Aqueous (HHeAA), que permite una hidrólisis eficiente del PET sin catalizadores y bajo condiciones más suaves.
Se logró una hidrólisis casi completa en tan solo 20 minutos a 90 °C utilizando una carga de 0,624 g de NaOH por gramo de PET. El proceso fue escalado exitosamente utilizando botellas comerciales de PET, alcanzando la hidrólisis total y reduciendo significativamente la relación líquido/sólido de 20 a solo 5 L/kg. Estos resultados destacan el potencial industrial del método HHeAA como una alternativa más sostenible y energéticamente eficiente para el reciclaje y la reutilización química del PET, contribuyendo a una reducción del impacto ambiental.
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Conclusiones:
Este estudio presenta avances significativos en el desarrollo y optimización del proceso HHeAA, originalmente diseñado para el reciclaje textil, al adaptarlo exitosamente a la despolimerización de botellas de PET. El proceso opera bajo condiciones notablemente más suaves. Asimismo, se posiciona como una alternativa superior a los métodos convencionales de reciclaje químico al abordar explícitamente las limitaciones asociadas con el alto consumo de reactivos y las condiciones severas de reacción.
Desde el punto de vista cuantitativo, el trabajo demuestra una despolimerización casi completa (96%) operando a baja temperatura (90 °C) y con una menor cantidad de NaOH (0,624 g de NaOH/g de PET) en comparación con lo reportado comúnmente en la literatura. Esto representa una reducción significativa en el consumo de agente cáustico frente a protocolos previos asistidos con etanol de alto rendimiento, además de uno de los valores más bajos reportados de relación líquido/sólido (LSR = 5) en comparación con métodos convencionales. Estas optimizaciones pueden mejorar sustancialmente la viabilidad económica y ambiental del proceso a escala industrial, haciendo que el HHeAA sea más relevante para su implementación potencial frente a estudios anteriores.
También se lograron mejoras en el procesamiento posterior (downstream). Esto se evidenció en la alta pureza del TPA recuperado, confirmada mediante una combinación de técnicas analíticas (HPLC, RMN de ¹H y análisis de cenizas), sin contaminación por etilenglicol (EG). Además, este estudio es uno de los pocos que realizó el seguimiento del destino del EG y cuantificó su presencia en las fracciones obtenidas. Se alcanzó una alta tasa de recuperación de EG, validando aún más la eficiencia del proceso. En conjunto, la reducción significativa en el uso de NaOH sin comprometer el rendimiento de hidrólisis representa un avance crítico hacia una escalabilidad rentable.
En general, el proceso HHeAA optimizado aborda con éxito las principales limitaciones de las tecnologías actuales de reciclaje químico. Su capacidad para operar en condiciones suaves, procesar sistemas con alta carga sólida y lograr altos rendimientos de recuperación con menor consumo de reactivos lo convierte en un candidato prometedor para futuras aplicaciones industriales en el reciclaje sostenible de residuos de PET.
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Información tomada y traducida del artículo científico publicado en Organic Process Research & Development.
Imagen tomada del artículo.