Un proyecto liderado desde CITIMAC-UC desarrolla un catalizador magnético para descomponer plásticos con alto potencial industrial

Esta novedosa tecnología, que combina nanopartículas magnéticas y líquidos iónicos, permite descomponer los polímeros plásticos en monómeros de partida, es decir, obtener la materia prima con un 100% de eficiencia y alta viabilidad económica.
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El investigador de la Universidad de Cantabria Imanol de Pedro del Valle ha liderado un proyecto financiado por la propia institución para el desarrollo de un nano-catalizador magnético que podría potenciar la economía circular en uno de los sectores medioambientales clave y en auge como es la valorización de residuos de PET (tereftalato de polietileno, uno de los polímeros más utilizados para envases).

Esta novedosa tecnología, que combina nanopartículas magnéticas y líquidos iónicos, permite descomponer los polímeros plásticos en monómeros de partida, es decir, obtener la materia prima con un 100% de eficiencia y alta viabilidad económica.

Al reciclar y reutilizar el PET tantas veces como sea posible se reduce la necesidad de producir más material plástico y por tanto el consumo de la energía utilizada en ello, así como la cantidad de residuos sólidos que van al vertedero y las emisiones de C02. Existen varios métodos para descomponer los plásticos, tanto mecánicos como químicos. En este último ámbito, “los catalizadores tradicionales empleados para la despolimerización del PET se recuperan por filtración, destilación al vacío o centrifugación; procesos industriales complejos y caros para la industria”, apunta Imanol de Pedro.

La principal característica e innovación de este catalizador es la recuperación y reutilización de material plástico basada en la aplicación de campos magnéticos, lo que mejora considerablemente el proceso y lo hace “económicamente más viable”, explica el científico, del Grupo de Magnetismo de la Materia y profesor del Departamento de Ciencias de la Tierra y Física de la Materia Condensada (CITIMAC) de la Facultad de Ciencias.

Sector en auge

Este trabajo ha sido posible gracias a la colaboración del Carbon Neutral Laboratory de la Universidad de Nottingham, entre otros centros de investigación, destacando los ensayos realizados por los doctores Israel Cano y Carmen Martín. Los resultados obtenidos en el laboratorio muestran que, tras 15 ciclos de reutilización, el material aún mantiene casi el 100 % de eficiencia en la reacción. Se trata, por tanto, de “un catalizador no tóxico y reciclable con alto potencial de aplicación industrial -comenta De Pedro-, que podría aportar importantes beneficios económicos y medioambientales a un sector en auge”.

En los últimos diez años, la producción mundial de plásticos casi ha igualado las cifras registradas en el siglo y medio anterior, desde la fecha en la que se desarrolló la primera sustancia plástica totalmente sintética, la baquelita. Solo en Europa se producen en torno a 65 millones de toneladas de plásticos por año y se estima que esta cifra seguirá aumentando en las próximas décadas. Desarrollar técnicas y tecnologías innovadoras de este tipo garantizando la seguridad y salud de los ciudadanos, protegiendo el medio ambiente y mejorando la competitividad de la industria es una prioridad marcad en el Programa Marco de Investigación y Desarrollo Tecnológico europeo.

Según el profesor e investigador de la UC, “reciclar el plástico post-consumo es una obligación, pero además supone una oportunidad. De acuerdo a la Estrategia Europea de Economía Circular, en el año 2030 todos los envases de plástico distribuidos en la UE serán 100% reciclables”.

Trabajo de impacto

Tras la publicación de los resultados obtenidos con este material en la prestigiosa revista científica “Applied Catalysis B-Environmental”, la American Chemical Society (ACS) ha destacado a este catalizador como uno de los productos más innovadores y eficientes en el campo del reciclaje de plásticos en la monografía “The future of plastic” de la revista “Chemical & Engineering News”. Esto ha despertado el interés de algunas multinacionales nacionales e internacionales del sector, que han contactado con la UC.

En la actualidad, la mayor parte del plástico que llega a las plantas de reciclaje en Europa se envía a países del tercer mundo, que seleccionan cuáles tienen un potencial o valor económico. Este era el caso de China, donde lo transformaban en nuevos productos comerciales, mientras que lo que no les servía lo tiraban o lo quemaban, generando un importante problema medioambiental. Desde el 1 de enero de 2020, este país no admite más basura sólida procedente del extranjero, pero el problema se reproduce en lugares como Pakistán o La India. “Enviar los plásticos a otros países no hace que desaparezcan y tardan miles de años en degradarse. Ya no es solo por nosotros, que estamos comiendo microplásticos en el pescado, sino por nuestros hijos”, incide Imanol de Pedro.

El investigador opina que “aún estamos a tiempo de mejorar la salud de nuestro planeta y además beneficiarnos económicamente”. “Lograr reducir la huella de carbono y los residuos plásticos con este tipo de tecnologías no es una quimera; es una realidad”, apunta. En Holanda, la “spin-off” Ioniga acaba de construir la primera planta de reciclaje de PET a producto virgen a escala industrial de los Países Bajos, basada en una tecnología similar de catálisis magnética, con la financiación de una multinacional de refrescos. “El reciclado de materiales plásticos supone una mejora ambiental clara pero también abre el campo a proyectos que podrían crear nuevos puestos de trabajo en España”, añade.

La investigación surgió en 2019 con la idea de aplicar a la descomposición de plásticos los conocimientos del grupo en torno a las nanopartículas y los líquidos iónicos. Su ejecución ha sido posible gracias a un proyecto-puente financiado por la UC y a una estancia de dos meses en Inglaterra de Imanol de Pedro a través del programa de apoyos al PDI, quien agradece la contribución de todos los compañeros implicados. Destaca el trabajo del doctor Israel Rico (primer autor del trabajo) para probar la viabilidad de la tecnología: probar, cuantificar reacciones, medir la descomposición… “La ciencia de materiales necesita la colaboración multidisciplinar. Para obtener una caracterización completa y exhaustiva de un producto necesitas muchas técnicas específicas, sobre todo cuando estamos hablando de nanopartículas y recubrimientos sobre ellas”, apunta.

Por parte de la Universidad de Cantabria, además de la financiación, ha sido fundamental la infraestructura científico-técnica existente. La caracterización magnética del catalizador se ha realizado en un Physical Property Measurement System (PPMS), instrumento muy versátil de medidas magnéticas, térmicas y eléctricas desarrollado por Quantum Design (QD). Concretamente, el de la UC fue el primer magnetómetro de este tipo instalado en España, en 1994. “Tras 25 años en funcionamiento y con una producción sobresaliente para el Grupo de Magnetismo de la Materia del CITIMAC, el equipo deberá ser renovado para continuar en este nivel de alta productividad científica”, defiende De Pedro.

El siguiente paso en esta línea de investigación sería probar la tecnología a una mayor escala, pasando de los ensayos en laboratorio a construir un prototipo de planta de catálisis, probando la reacción en volúmenes de unos 100 litros, como paso previo a su explotación industrial.

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