Hi ha residus plàstics que es poden convertir en sabó

Els plàstics i els sabons solen tenir poc en comú pel que fa a textura, aspecte i, sobretot, pel que fa a la seua utilitat. Però existeix una curiosa connexió entre ambdós a nivell molecular: l'estructura química del polietilè –un dels plàstics més usats– és similar a la d'un àcid gras que s'utilitza com a precursor químic del sabó.

Tots dos materials estan formats per llargues cadenes de carboni, encara que els àcids grassos tenen un grup extra d'àtoms al final de la cadena.

D'ací que, ara, un equip dirigit per investigadors de Virginia Tech (EUA) haja pogut desenvolupar un nou mètode per a reciclar plàstics i convertir-los en substàncies d'alt valor, conegudes com a tensioactius (també anomenats surfactants), que s'empleen en sabons, detergentes i altres productes. Els resultats de l'estudi es publiquen aquesta setmana en Science.

La clau: acurtar les cadenes de carboni

Per a Guoliang 'Greg' Liu, professor associat de Química en la Facultat de Ciències de Virginia Tech, aquesta semblança dels materials implicava que havia de ser possible convertir el polietilè en àcids grassos. Encara que el dilema era com trencar una llarga cadena de polietilè en moltes cadenes curtes de manera eficient, Liu confiava a trobar un mètode d'upcycling (reutilització de materials per a una segona vida) per tal de reutilitzar els residus plàstics de baix valor.

La resposta va arribar reflexionant sobre el foc i la combustió, ja que Liu va començar a preguntar-se què passaria si el polietilè poguera cremar-se en un laboratori segur.

La combustió incompleta del polietilè produiria fum que, si algú aconseguira capturar, potser contindria polímers "trencats" en cadenes curtes, que després es transformarien "en petites molècules gasoses abans de la seua oxidació completa a diòxid de carboni (CO2)", segons el raonament de Liu.

"Si descomponem d'aquesta manera les molècules de polietilè sintètic, però parem el procés abans que es descomponguen del tot en petites molècules gasoses, hauríem d'obtenir molècules de cadena curta semblants al polietilè", afig.

Amb l'ajuda de Zhen Xu i Eric Munyaneza, dos estudiants de doctorat del seu laboratori, el químic va construir un petit reactor en forma de forn on podien escalfar polietilè en un procés anomenat termòlisi de gradient tèrmic. A la part inferior, el forn està a una temperatura prou alta per trencar les cadenes de polímer i, a la part superior, es refreda a una temperatura prou baixa per a aturar la descomposició.

Després de la termòlisi, van recollir els residus –quelcom equivalent a netejar la suro d'una xemeneia– i van descobrir que, efectivament, aquest residu estava compost de polietilè de cadena curta o, més exactament, de cires.

Aquest va ser el primer pas, al qual van afegir alguns procediments més, com la saponificació, per arribar a fabricar el primer sabó fet a partir de plàstics.

Així, per a continuar el procés, l'equip va recórrer a l'ajuda d'experts en modelització computacional i anàlisi econòmic, entre altres, per perfeccionar el procés de reciclatge i poder compartir-lo amb la comunitat científica.

Encara que el polietilè va ser el plàstic que va inspirar aquest projecte, el mètode d'upcycling també pot funcionar amb el polipropilè. I, conjuntament, aquests dos materials constitueixen gran part del plàstic amb el qual els consumidors es troben a diari, en envasos d'aliments o teixits.

En aquest sentit, una altra de les característiques interessants d'aquesta manera de reutilitzar és que es pot dur a terme amb aquests dos plàstics alhora, la qual cosa significa que no és necessari separar-los.

Perquè un mètode de reciclatge siga eficaç a gran escala, el producte final ha de ser prou valuós com per a cobrir els costos del procés

Això suposa una gran avantatge davant alguns mètodes de reciclatge actuals, que requereixen una cuidadosa classificació dels plàstics (inclusivament, d'alguns molt similars) per a evitar la contaminació.

Es tracta, efectivament, d'una tècnica amb requisits molt senzills, com la disponibilitat de plàstic i el calor.

Si bé és cert que els passos posteriors del procés requereixen algunes condicions addicionals per a convertir les molècules de cera en àcids grassos i sabó, la transformació inicial del plàstic és una reacció senzilla. Això contribueix a la rendibilitat del mètode, així com a un impacte ambiental comparativament xicotet, segons assenyalen els responsables de l'article.

En resum, aquesta investigació estableix les bases d'una nova forma de reduir els residus, canalitzant els plàstics usats cap a la producció d'altres materials útils.

D'altra banda, Xu assenyala que "la contaminació plàstica és un repte mundial i no un problema d'uns pocs països dominants", per la qual cosa "un procés senzill pot ser més accessible per a molts altres països d'arreu del món".

Finalment, l'expectativa és que aquest constitueixi un "bon començament per a la lluita contra la pol·lució per plàstics".

Referència:

Liu, G. et al. "Chemical upcycling of polyethylene, polypropylene, and mixtures to high-value surfactants". Science (2023).