Así podemos convertir los residuos plásticos en combustibles y otros materiales

¿Alguna vez ha pensado dónde va la enorme cantidad de plásticos que consumimos en nuestra vida cotidiana? A la mayoría nos resultan familiares las imágenes de vertederos, mares y costas repletas de residuos plásticos. Cada habitante de la Unión Europea (UE) generó cerca de 36,1 kilos de residuos de envases de plástico de media durante el año 2021. De ellos, únicamente se recicló el 40,7 %. Alarmante, ¿verdad?

Además de la baja tasa de reciclaje, resulta preocupante el incremento constante de la producción mundial de residuos plásticos. Características como su durabilidad, su baja densidad y un coste asequible han facilitado el empleo de los plásticos en multitud de aplicaciones como son la fabricación de embalajes, piezas de automóviles y aparatos electrónicos; la construcción, la medicina y el almacenamiento de energía.

Desgraciadamente, la gestión del fin de vida de los residuos plásticos no ha avanzado lo suficiente como para poder evitar los impactos ambientales negativos derivados de su uso y desecho. Entre ellos, cabe destacar la contaminación de ecosistemas, la generación de microplásticos y la emisión de gases de efecto invernadero durante esa gestión.

Por lo tanto, es necesario desarrollar nuevos procesos para su tratamiento y aprovechamiento. Estos avances deben ir acompañados de un cambio de comportamiento por parte de la ciudadanía en lo que respecta al uso y desecho de los plásticos, de modo que la academia, la administración, el sector privado y la sociedad civil podamos contribuir conjuntamente a un mundo con menos residuos plásticos.

De plásticos derivados del petróleo a plásticos biobasados

Los plásticos están compuestos por largas moléculas unidas entre sí. La mayoría de los materiales plásticos utilizados son derivados de compuestos basados en el petróleo. Únicamente una pequeña fracción es derivada de fuentes renovables (1 % del volumen total de producción de polímeros de origen fósil durante 2018, según datos de nova-Institut).

Debido a su carácter recalcitrante y pobre biodegradilidad, los plásticos tardan cientos de años en degradarse y se acumulan en la naturaleza. A ello hay que añadir la creciente contaminación global y la emergencia climática generada como consecuencia del uso de recursos derivados de fuentes fósiles. En 2023 se alcanzaron emisiones fósiles totales de 36 800 millones de toneladas métricas de CO₂.

Una posible solución para minimizar estos problemas consiste en fomentar el desarrollo de los plásticos biobasados, que además de ser renovables, pueden degradarse en subproductos no tóxicos al final de su vida útil.

Hacia una economía circular de los plásticos

La producción y consumo de plásticos actual puede definirse como lineal: los plásticos se sintetizan, se utilizan y se desechan una vez han cumplido su función. Este modelo lineal es particularmente problemático en productos con una corta vida útil, como son los plásticos de un solo uso. Por ello, en España la Ley 7/2022, de 8 de abril, de residuos y suelos contaminados para una economía circular regula la producción y uso de este tipo de plásticos.

Desde el 1 de enero de 2023, se establece una serie de objetivos específicos para las botellas de plástico a fin de avanzar en la consecución de los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la Agenda 2030. La Ley 7/2022 también introduce medidas fiscales con el objetivo de incentivar la economía circular, desarrolla en mayor profundidad la responsabilidad ampliada del productor e introduce nuevas medidas de prevención de generación de residuos. Un ejemplo es la meta 12.5, centrada en la reducción de la generación de desechos mediante actividades de prevención, reducción, reciclado y reutilización.

El uso del plástico debe basarse en un modelo circular. La economía circular de los plásticos busca minimizar el impacto ambiental mediante su reutilización, reparación, reciclaje y recuperación. A la par, resulta esencial modificar los modelos de consumo para reducir la generación de estos residuos.

El upcycling o supravalorizado de plásticos

Una vez reducida la masa de residuos plásticos y tras su separación, el reciclaje resulta técnica y económicamente atractivo. Entre los métodos de reciclaje existentes para gestionar los residuos plásticos, una opción muy prometedora es el supravalorizado o upcycling.

El upcycling de plásticos se basa en el uso de residuos para la obtención de productos de gran valor añadido, como nuevas moléculas, polímeros o materiales. Este proceso es complementario al reciclaje mecánico, donde los plásticos son fundidos y reprocesados, o el químico, donde los residuos plásticos se descomponen en sus componentes básicos.

De entre las diferentes opciones de supravalorizado de plásticos, la carbonización hidrotérmica resulta de gran valor tanto para materiales basados en el petróleo como polímeros naturales tipo celulosa. Se trata de una tecnología potencialmente limpia, donde los procesos se llevan a cabo a temperaturas bajas (160-220 °C) y presiones saturadas (2-10 megapascales).

Esta técnica permite obtener materiales carbonosos como los carbon dots, nanopartículas compuestas por carbono cuyo tamaño es inferior a 10 nanómetros, o el más conocido grafeno. Estas sustancias pueden ser utilizados en la producción de supercondensadores

La despolimerización –proceso por el que un plástico sufre cortes y se transforma en moléculas más sencillas llamadas monómeros– de los plásticos facilita la formación de estos materiales carbonosos durante la carbonización hidrotérmica. Mientras que algunos plásticos biobasados, como los que se usan para fabricar bolsas de supermercado biodegradables, resultan fáciles de despolimerizar, la mayoría de los plásticos basados en el petróleo presentarán mayores desafíos y requerirán técnicas más complejas.

Entre los productos de valor añadido obtenidos, caben destacar los combustibles derivados de residuos plásticos (aceites de pirólisis, gasóleo), los materiales carbonáceos como el negro de carbón (usado como pigmento o refuerzo en gomas y plásticos) y los precursores de otros materiales (etilenglicol y ácido tereftálico cuando se valoriza el PET).

Una vez obtenidos estos compuestos, se pueden aplicar en dispositivos de almacenamiento de energía como baterías y supercondensadores, tan necesarios para la transición energética.

El camino hacia la reducción de residuos plásticos

Los residuos plásticos representan uno de los principales problemas ambientales del siglo XXI. La conversión de estos residuos en productos útiles y de gran valor añadido mediante supravalorizado supondría un gran avance, tanto en términos económicos como de sostenibilidad y circularidad.

Existen numerosos tipos de plásticos diferentes, y es necesario analizar los procesos para despolimerizar y supravalorizar cada uno de ellos. Además, se debe tener en cuenta que en los residuos se acumulan distintos tipos de plástico, por lo que resulta necesario estudiar el comportamiento de mezclas a la hora de realizar su upcycling.

Otra opción es la sustitución de los plásticos basados en el petróleo por materiales de origen renovable como la celulosa, la lignina y la quitina. Estos materiales, mayoritariamente obtenidos de biomasa forestal o marina, presentan buenas propiedades funcionales, pueden ser reciclados y son biodegradables, lo que puede ayudar a incrementar la circularidad de los materiales mientras se reducen las emisiones de carbono fósil a la atmósfera.

Finalmente, como sociedad, resulta necesario que tomemos consciencia del daño que causan los residuos generados y nos esforcemos en disminuirlos mediante la reducción y la reutilización. Como sabemos, no existe un “planeta B” y, por lo tanto, debemos cuidar y valorar al máximo el mundo en el que vivimos para que las generaciones venideras puedan disfrutar de él.

Artículo de Erlantz Lizundia, Argi Jaca-Madariaga Ominetti, Estibaliz Saez de Camara Oleaga y Ion Agirre Arisketa. Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea.