IMDEA Energía logra producir combustible a partir de cables del sector electrónico reciclados

Dentro de la problemática actual de la gestión de los residuos plásticos, los procedentes de equipos eléctricos y electrónicos se están convirtiendo en uno de los temas candentes de la comunidad científica. El consumo de este tipo de equipos se ha incrementado significativamente en los últimos años, ya que contribuyen a alcanzar altos niveles de vida y su producción a gran escala los hace asequibles a gran parte de la sociedad. Pero al ser productos de vida corta, rápidamente se convierten en desechos y, debido a su heterogeneidad química y estructural, los sistemas de gestión actuales se han vuelto prácticamente insostenibles.

Pirólisis como alternativa

Las tecnologías actuales disponibles para la gestión de residuos plásticos son el reciclaje mecánico y químico, la incineración y, como opción final, la disposición en vertederos. Dentro del reciclaje termoquímico, la pirólisis se explora actualmente como alternativa principal para producir combustibles u otros productos químicos valiosos a partir de plásticos que no se pueden reciclar mecánicamente.

La pirólisis consiste en la descomposición térmica de plásticos en ausencia de oxígeno a temperaturas en el rango de 400-600 ºC, produciendo típicamente hasta cuatro fracciones: gas, líquido (oil o aceite de pirólisis), ceras y un sólido carbonoso (char). Optimizando las condiciones de reacción y en presencia de un catalizador (pirólisis catalítica), se pueden maximizar los rendimientos del oil.

El papel del catalizador en este caso es doble: por un lado impulsar las reacciones de craqueo, lo que permite una mayor despolimerización de la materia prima en hidrocarburos más livianos, y promover otras reacciones que reduzcan la composición del aceite en productos químicos específicos y valiosos (por ejemplo, monoaromáticos).

Entre los catalizadores investigados en el proceso de pirólisis hasta ahora, las zeolitas exhiben un excelente desempeño debido a su acidez única y arquitectura de poros. En concreto, la zeolita ZSM-5 es reconocida como uno de los catalizadores más prometedores debido a su alta actividad de craqueo y menor generación de coque que otras zeolitas. Además, sus propiedades ácidas y de accesibilidad se pueden modificar para mejorar aún más su rendimiento en reacción.

Reciclaje de cables del sector electrónico

Los estudios de pirólisis catalítica con plásticos modelo son numerosos, sin embargo, no se encuentran tantos ejemplos cuando se trata de muestras reales con diversidad de polímeros en su composición, aditivos y material inorgánico. Las muestras que contienen PVC son especialmente problemáticas dado su alto contenido en cloro (hasta el 57% en peso), elemento que tiene que ser eliminado prácticamente en su totalidad para su introducción en las refinerías.

En este contexto, la Unidad de Procesos Termoquímicos del Instituto IMDEA Energía junto con investigadores de la Universidad de Calabria han estudiado la conversión de plásticos reales, mezclas de compuestos de polietileno (PE) y PVC, procedentes del reciclaje de cables del sector electrónico.

La estrategia seguida por ambas instituciones se ha basado en un proceso de pirólisis en dos etapas. En la primera de ellas, exclusivamente térmica, se somete a los residuos plásticos a una temperatura relativamente baja (350 ºC), liberándose en la mayor parte del cloro contenido en las moléculas de PVC en forma de ácido clorhídrico gas, reteniéndose este de forma segura en una disolución acuosa tras la reacción. Posteriormente, se somete a los plásticos resultantes a una segunda etapa a mayor temperatura, convirtiendo el plástico en vapores a la temperatura de reacción y haciéndolos pasar a través de un lecho de catalizador de zeolita ZSM-5 modificada para mejorar sus propiedades tanto de accesibilidad como de acidez.

Los resultados obtenidos demuestran que esta combinación es una estrategia eficiente para la producción de una fracción significativa de petróleo con una alta aromaticidad y alto índice de octano. Asimismo, se ha conseguido que el contenido de cloro sea lo suficientemente bajo como para ser finalmente procesado en unidades de refinería, tanto para producir combustibles de transporte como productos químicos.