Los científicos han dado un gran paso hacia la expansión dramática de la gama de plástico que se puede reciclar. El estudio, que fue dirigido por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) del Departamento de Energía de EE. UU. e incluye a un miembro de la facultad de la Escuela de Ingeniería de la Universidad Estatal de Oregón (OSU), se publicará hoy (13 de octubre) en la revista. Ciencias.

Este avance es importante porque los desechos plásticos son un gran problema a nivel mundial y en los Estados Unidos. De hecho, solo alrededor del 5% del plástico utilizado en los Estados Unidos se recicla, según NREL.

Los materiales de embalaje, los contenedores y otros artículos desechados llenan los vertederos y se esparcen por el medio ambiente a un ritmo increíblemente rápido. Según NREL, los científicos estiman que para 2050 los océanos tendrán más plástico por peso que peces.

Una colaboración dirigida por Greg Beckham de NREL e incluyó a Lucas Ellis, investigador de la Universidad Estatal de Ohio que fue becario postdoctoral en NREL durante el proyecto, combinó procesos químicos y biológicos en una prueba de concepto para “valorizar” los desechos plásticos mixtos. Valor significa aumentar el valor de algo.

La investigación se basa en el uso de la oxidación química para descomponer una variedad de plásticos, un método iniciado hace una década por el gigante químico DuPont.

“Hemos desarrollado una tecnología que utiliza oxígeno y catalizadores para descomponer el plástico en bloques de construcción químicos más pequeños y ecológicos”, dijo Ellis, profesor asistente de ingeniería química. “A partir de ahí, utilizamos un microbio del suelo de bioingeniería capaz de consumir y ‘convertir’ esos bloques de construcción en un biopolímero o componente para la producción avanzada de nailon”.

Beckham, investigador principal de NREL y director de Tecnologías biomejoradas para mantener los termoplásticos fuera de los vertederos y el Consorcio para el Medio Ambiente, conocido como BOTTLE, dijo que el trabajo proporciona un “punto de entrada potencial para el procesamiento de plásticos que no se pueden reciclar en absoluto”. Este Dia.”

Beckham explica que las tecnologías de reciclaje actuales solo pueden funcionar de manera efectiva si los insumos plásticos están limpios y separados por tipo.

Los plásticos se pueden fabricar a partir de diferentes polímeros, cada uno con sus propios componentes químicos únicos. Cuando la química de los polímeros se mezcla en una caja de recolección, o se ensambla en ciertos productos, como los empaques multicapa, el reciclaje se vuelve costoso y casi imposible porque los polímeros a menudo deben separarse antes de que puedan reciclarse.

“Nuestro trabajo resultó en un proceso que puede convertir plásticos mixtos en un solo producto químico”, dijo Ellis. “En otras palabras, es una tecnología que los recicladores pueden usar sin la tarea de clasificar el plástico por tipo”.

Los científicos aplicaron el proceso a una mezcla de tres plásticos comunes:[{” attribute=””>polystyrene, used in disposable coffee cups; polyethylene terephthalate, the basis for carpets, polyester clothing and single-use beverage bottles; and high-density polyethylene, used in milk jugs and many other consumer plastics.

The oxidation process broke down the plastics into a mixture of compounds including benzoic acid, terephthalic acid, and dicarboxylic acids that, in the absence of the engineered soil microbe, would require advanced and costly separations to yield pure products.

The researchers engineered the microbe, Pseudomonas putida, to biologically funnel the mixture into one of two products – polyhydroxyalkanoates, an emerging form of biodegradable bioplastics, and beta-ketoadipate, which can be used in the manufacture of performance-advantaged nylon.

Trying the process with other types of plastics including polypropylene and polyvinyl chloride will be the focus of upcoming work, the researchers said.

“The chemical catalysis process we have used is just a way of accelerating a process that occurs naturally, so instead of degrading over several hundred years, you can break down these plastics in hours or minutes,” said co-author Kevin Sullivan, a postdoctoral researcher at NREL.

Reference: “Mixed plastics waste valorization through tandem chemical oxidation and biological funneling” 13 October 2022, Science.
DOI: 10.1126/science.abo4626 

Funding was provided by the U.S. Department of Energy’s Advanced Manufacturing Office and Bioenergy Technologies Office, and the work was performed as part of the BOTTLE Consortium.

Scientists from the Massachusetts Institute of Technology (MIT), the University of Wisconsin-Madison, and Oak Ridge National Laboratory also took part in the study.

NREL is the U.S. Department of Energy’s primary national laboratory for renewable energy and energy efficiency research and development. It is operated for the department by the Alliance for Sustainable Energy, LLC.