Un descubrimiento químico podría acabar con la crisis de contaminación plástica

Un nuevo proceso químico puede liquidar el plástico. ¿El próximo desafío? Creando una máquina que pueda reciclar lodos a escala industrial

Una bolsa de plástico desechable tarda al menos 450 años en degradarse. Dale a Miranda Wang tres horas y podrá reducir diez de ellas en líquido.

Wang fue el primero en descubrir un proceso químico que aborda el final de la vida útil del plástico. Se enteró por primera vez de la magnitud del problema en octavo grado con su amiga Jeanny Yao cuando visitaron una planta de reciclaje de desechos en Vancouver, Canadá, donde crecieron. “Fue entonces cuando descubrí que incluso los plásticos que se colocan en un contenedor de reciclaje a bordo terminan siendo exportados al extranjero a países en desarrollo donde se convierten en contaminación del océano”, dice.

Desde la década de 1950, se han producido 8,3 mil millones de toneladas de plástico. Ahora se encuentra en juguetes, piezas de automóviles, órganos de donantes y océanos. Debido al período de degradación de varios siglos, la mayor parte aún existe: 6.3 mil millones de toneladas de desechos. Si bien muchos están tratando de reducir el problema inconcebiblemente alto de la contaminación plástica recogiéndolo de los océanos y prohibiendo ciertos productos, Wang dice que es encomiable, pero no es suficiente: “Si no podemos prohibir los plásticos de inmediato, si producimos siempre este plástico , ¿qué hacemos al respecto, cómo lo gestionamos de forma pragmática? “

Reciclar plástico hoy en día es un proceso mecánico. Se clasifica por color, se tritura, se limpia y se funde. Pero esto se limita a ciertos tipos de plásticos: PET, utilizado en botellas de agua y HDPE, utilizado en jarras de leche. Los otros cinco plásticos de uso común contienen colorantes y plastificantes, lo que significa que no se pueden reciclar. Además, la mayoría de los plásticos desechados están recubiertos con alimentos y grasa y, por lo tanto, son rechazados automáticamente por los mercados con estrictos estándares de calidad.

Estos son los plásticos que Wang está considerando. “Nuestra tecnología puede convertir estas películas sucias que contienen comida o suciedad o cualquier tipo de suciedad o cualquier tipo de contaminación, y convertimos este material en una combinación de cuatro tipos diferentes de químicos, llamados ácidos orgánicos”, dice Wang.

En 2015, Yao y Wang, cuando aún estaban en la universidad, fundaron BioCellection. La puesta en marcha se basó en el descubrimiento de una bacteria que evolucionó para comer plástico. Pero no nos tomó mucho tiempo darnos cuenta de que las bacterias siempre preferían comer cualquier alimento contaminado en la superficie del plástico, y cuando se comía el plástico, la velocidad con la que podía digerirlo era demasiado lenta.

Cambiaron su pensamiento hacia el uso de productos químicos, con énfasis en las películas plásticas. Utilizado para bolsas de plástico o envasado de alimentos, está hecho de material de polietileno extremadamente económico. En los EE. UU., Es el plástico número uno producido en cantidad, sobre el plástico PET creado para botellas de plástico y más del 97% no se recicla. “La película es el peor tipo de plástico porque es muy fácil atrapar la contaminación de la superficie”, dice Wang. “Puede tener una cantidad tan pequeña en masa, por peso de plástico, enredada y envuelta alrededor de todo en la basura y simplemente atrapa todos los líquidos y el aceite”.

En lugar de usar bacterias para descomponer el plástico, Wang usa un catalizador líquido transparente. Para demostrar que funciona, utilizó residuos plásticos de un vertedero de San José. “Trituramos este plástico, lo pusimos en un matraz y luego agregamos nuestro catalizador líquido”, dice. Es un proceso químico relativamente convencional, algo a lo que ella dio prioridad durante su diseño para poder escalarlo. La reacción tiene lugar a 120 grados Celsius en un equipo de vidrio ordinario sin presión adicional. Mientras que la contaminación de la superficie plástica se calienta en el catalizador, no reacciona. El plástico en sí, formado por una larga cadena de carbono polimérico, se desestabiliza y se colapsa para crear otras sustancias químicas con cuatro a siete átomos de carbono en la cadena.

“Entonces, en lugar de tener una cadena de carbono extremadamente larga, forma muchas sustancias químicas con cadenas más cortas, con cuatro a ocho átomos de carbono”, dice Wang. “Eso está en el líquido al final de la reacción”.

Luego, el catalizador líquido es hervido y recapturado por el sistema, recuperándolo para que se use constantemente para romper el plástico y causar una reacción en cadena. “La identidad química del contenido está cambiando. Es por eso que el plástico finalmente se vuelve líquido ”, dice Wang. “No es un líquido plástico, es un líquido químico, porque el polímero plástico se ha convertido en productos químicos”. Después de eso, se puede hacer otra separación química para convertir el líquido en un polvo químico blanco.

Uno de estos productos químicos es el ácido adípico, un precursor de materiales como el nailon y las poliaminas que se utilizan en la industria de la moda, la electrónica y las autopartes. “Nuestra visión es transformar un polietileno, que ahora no tiene valor de mercado descendente una vez que se consume y se usa durante un ciclo de vida, y lo convertimos en una sustancia química de la misma calidad que la que se obtiene inmediatamente a partir del aceite: el ácido adípico”, dice Wang. . “Esto primero nos ayuda a evitar que las películas de plástico se conviertan en contaminantes, y el segundo es que en realidad están haciendo que el petróleo pase de ser necesario a extraerlo para producir nuevos materiales”.

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Ahora, Biocelection está lista para escalar. A partir de las 10 bolsas de plástico iniciales en un matraz de 500 mililitros que se rompió en tres horas, se crea un sistema continuo de cinco litros. En octubre, realizarán un piloto de demostración en una fábrica en San Leandro, California, donde en tres meses, 17 toneladas métricas de desechos plásticos se transformarán en seis toneladas métricas de químicos orgánicos. Fundamentalmente, también proporcionará datos muy necesarios sobre cómo funcionará el sistema a mayor escala. “Por el momento, es imposible para nosotros saber exactamente cómo funcionará nuestra reacción a escala industrial, que será exactamente la economía”, dice Wang.

En 2019, planea construir una máquina aún más grande que procesará cinco toneladas métricas de desechos plásticos por día. Esta será estandarizada, reproducida y transportada a cualquier parte del mundo, donde haya muchos desechos, donde se pueda conectar a una pared y dejar correr. El siguiente paso es expandirse más allá de los plásticos en la película. “De hecho, podemos tratar con cualquier tipo de polietileno, incluso si está en forma rígida, siempre que esté triturado, podemos usarlo. Pero también hay oportunidades de polipropileno que nos interesan ”, dice.

Wang ve la contaminación plástica en dos partes: la primera es la recolección y centralización de materiales que son el problema. “Especialmente en el contexto de los océanos, ¿cómo podemos recuperar esto?” ella dice. La otra es qué hacer con el material una vez recolectado. “Boyan Slat (Ocean Cleanup) trae plástico del océano, ¿qué hace eso? He visto los desechos que recibe, los plásticos que recibe a menudo se parecen a la arena, no puede clasificar ese material, entonces, ¿qué hará? Dice Wang. “No hay mercado para ese material”.

Ella dice que si bien organizaciones como Sea Shepherd y Plastic Pollution Coalition hacen un buen trabajo, la mayoría de las veces no tienen más remedio que enviar el plástico que recolectan al vertedero. “Es terrible porque esta gente es muy dedicada y limpiar los océanos es muy difícil de hacer, pero todo lo que podemos hacer hoy es mover los plásticos de un lugar a otro porque no hay otra forma de destruirlos”, dice Wang.

El otro problema es que hoy en día hay demasiado trabajo en este espacio, al igual que otros que miran a las bacterias para descomponer el plástico, es demasiado lento y demasiado teórico. “Son capaces de descomponer menos de unos pocos miligramos en 24 horas. Utilizo tiras de polietileno de una bolsa de plástico que están completamente limpias ”, dice. “La basura no está limpia”.

Esto, dice ella, simplemente no es lo suficientemente bueno. “Necesitamos tecnologías que sean lo suficientemente robustas para resolver esto, para manipular esos materiales tal como existen hoy en nuestro mundo y no como un proyecto de curiosidad teórica. Estamos en un lugar donde, si no hacemos cambios sustanciales para 2050, habrá más plástico que peces en el océano.

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