Un nuevo proceso de reciclaje da nueva vida a los plásticos viejos: los investigadores descomponen y reconstruyen el poliuretano para producir nueva espuma

29 de agosto de 2023

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por la Universidad del Noroeste

Los plásticos de poliuretano son omnipresentes y se utilizan en todas partes, desde colchones hasta zapatos. Pero una vez que estos productos ya no son necesarios, estos materiales ensucian los vertederos y los océanos de todo el mundo.

Ahora, un grupo de investigadores de la Universidad Northwestern ha desarrollado un nuevo método de reciclaje para espumas de poliuretano, uno de los tipos más comunes de plástico, que utiliza catalizadores no tóxicos y más ecológicos, como se describe en un artículo publicado el 27 de agosto en la revista Macromolecules.

El proceso implica reacciones químicas que reprocesan y "reespuman" simultáneamente el poliuretano después de calentarlo en presencia de un catalizador a base de circonio y se introduce un agente espumante. La espuma reciclada mantuvo su durabilidad e integridad estructural y química. El proceso se describe en un artículo relacionado publicado a principios de este mes en la revista Advanced Materials.

William Dichtel, profesor de química Robert L. Letsinger en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern, dirigió el equipo de investigación y calificó el descubrimiento como un "gran paso adelante". Cuando se producen plásticos con un ciclo de vida circular, se convierten en una parte importante de la economía del futuro.

"Los tipos de polímeros que requieren este enfoque catalizador se denominan termoestables o polímeros reticulados", dijo Dichtel, profesor afiliado del Instituto Paula M. Trienens de Sostenibilidad y Energía de Northwestern. "Los termoestables son importantes debido a su durabilidad y estabilidad superiores, pero estas propiedades se obtienen a expensas de la reciclabilidad. Los nuevos métodos para reciclar termoestables reducirán las emisiones de gases de efecto invernadero, ahorrarán energía y disminuirán el uso de vertederos".

Este "ciclo de vida circular" se refiere a materiales que se reprocesan o remanufacturan con una pérdida mínima de calidad y valor, en lugar de usarse una vez y descartarse o destruirse.

El reciclaje tradicional de plástico polimérico implica fundir el plástico y luego darle un nuevo uso. Pero los plásticos más duraderos, como los poliuretanos de aislamiento de espuma en aerosol, interiores de automóviles y tipos de prendas de vestir, no se funden debido a su estructura reticulada.

Dichtel y su equipo desarrollaron un método para reciclar y remodelar productos de espuma de poliuretano existentes incorporando un catalizador a base de circonio al material después de mezclarlo en trozos más pequeños con una batidora de cocina. Anteriormente habían confiado en catalizadores a base de estaño para este proceso, pero estos catalizadores son demasiado tóxicos para explorarlos más a fondo.

Cuando se calienta el poliuretano, el catalizador de circonio reorganiza sus enlaces y permite remodelar el material. Al mismo tiempo, una sustancia llamada agente espumante genera nuevas burbujas de gas que quedan atrapadas dentro del plástico. De este modo, la antigua espuma de poliuretano, que normalmente sólo se utiliza una vez, se transforma en una espuma nueva y remodelada.

El descubrimiento se basa en investigaciones anteriores de Dichtel que establecieron una forma de reciclar espuma de poliuretano para convertirla en plásticos sólidos. Estos resultados fueron un paso importante hacia la circularidad del poliuretano; sin embargo, los productos de plástico sólido producidos en el estudio no se utilizan comercialmente. La capacidad de reciclar una espuma en otro producto de espuma parece ser mucho más importante y fue posible gracias a una colaboración clave con científicos de BASF, un importante productor de poliuretano.

Según el estudio, las implicaciones de la nueva técnica son globales. El descubrimiento podría aplicarse a productos de espuma de poliuretano posconsumo o a desechos plásticos industriales no utilizados.

"Estamos entusiasmados de trabajar con nuestros socios de BASF, uno de los productores de poliuretano más importantes e innovadores del mundo, para continuar nuestra búsqueda de hacer que el poliuretano sea más circular y sostenible", dijo Dichtel sobre los próximos pasos.

Más información: Molly Sun et al, Catalizadores verdes para el reprocesamiento de poliuretanos termoestables, macromoléculas (2023). DOI: 10.1021/acs.macromol.3c01116

Subeen Kim et al, Reprocesamiento circular de espumas de poliuretano termoestables, Materiales avanzados (2023). DOI: 10.1002/adma.202305387

Información de la revista:Materiales avanzados

Proporcionado por la Universidad Northwestern