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Jun 17, 2023

Valiosos bloques de construcción químicos recuperados de residuos de poliestireno

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El poliestireno, el material principal de las vajillas de plástico y los materiales aislantes, es un polímero muy utilizado pero actualmente resulta difícil de reciclar. En un informe publicado en la revista Angewandte Chemie, un equipo de investigadores estadounidenses ha desarrollado un enfoque termoquímico que permite recuperar sustancias químicas valiosas de los residuos de poliestireno en un proceso sencillo de dos pasos. Este nuevo enfoque podría permitir el reciclaje de materiales aislantes y de embalaje para una economía del plástico verdaderamente circular.

El recientemente desarrollado “Degradation Upcycling” (Deg-Up para abreviar) permite producir una amplia gama de productos químicos aromáticos de gran valor a partir de residuos de poliestireno, como explican Guoliang Liu y coautores de Virginia Tech en Blacksburg, EE. UU. , explicar. El proceso implica una cascada de dos pasos: en un primer paso, el poliestireno se descompone para dar benceno como principal producto de degradación, y en un segundo paso, este producto de benceno se modifica químicamente en el mismo reactor. El proceso da lugar a derivados del benceno, que abarcan muchas sustancias importantes para las industrias cosmética y farmacéutica.

Los métodos para descomponer el poliestireno en benceno generalmente requieren catalizadores costosos, consumen mucha energía o producen una mezcla compleja de productos. El nuevo método termoquímico de Liu y sus colegas utiliza catalizadores de cloruro de aluminio económicos y se puede realizar en reactores a una temperatura moderada de 80 °C (aprox. 180 °F). Otra ventaja de su método es el uso inteligente del disolvente benceno. “Sólo la cantidad de benceno recuperada del polímero se convierte en la sustancia química deseada. El disolvente no utilizado se puede reciclar para procesar más polímeros”, afirma Liu.

Como prueba de concepto, el equipo disolvió varios tipos de desechos de poliestireno, como maní de embalaje y utensilios de plástico, en benceno, y calentó la mezcla en un reactor en condiciones sin aire con cloruro de aluminio como único reactivo. El producto líquido, compuesto principalmente de benceno, podría usarse directamente para obtener los productos químicos de valor agregado deseados con alto rendimiento y alta selectividad.

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Por ejemplo, añadiendo el reactivo cloruro de acetilo, el equipo obtuvo acetofenona, una sustancia química importante en las industrias cosmética y farmacéutica. Al agregar el reactivo relacionado cloruro de oxalilo, el equipo obtuvo benzofenona, un ingrediente común en productos de protección solar y aditivos plásticos. Además, a partir de residuos de poliestireno se produjeron con alta selectividad aromáticos que contienen azufre, algunos de los cuales se utilizan como disolventes de alto rendimiento en la industria de los polímeros.

El objetivo de este nuevo método de reciclaje químico es reciclar grandes volúmenes de desechos de poliestireno en productos químicos de valor agregado para otros procesos industriales. Al tener una baja densidad, los materiales aislantes de poliestireno no son muy adecuados para el reciclaje mecánico, es decir, el proceso de clasificación, trituración y transporte de materiales para la fabricación rentable de nuevos productos. El proceso Deg-Up descrito aquí, por otro lado, es robusto, tolerante a la contaminación y adecuado como plataforma para el reciclaje químico de residuos de poliestireno de gran volumen.

Referencia: Munyaneza NE, Posada C, Xu Z, et al. Una plataforma genérica para reciclar poliestireno en arilcetonas y compuestos organosulfurados. Ang Chem Ed. Internacional. e202307042. doi:10.1002/ani.202307042

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