Ciencia y reciclaje de plásticos

Diseñan un reactor que acelera el reciclaje de plásticos reduciendo en un 50% el gasto energético

Una investigación del centro tecnológico CIRCE demuestra la viabilidad del desarrollo para reutilizar nylon y poliuretano

  • Antonio Quilis Sanz
  • Periodista especializado en información medioambiental desde hace más de 20 años y ahora responsable de OKGREEN en OKDIARIO. Antiguo director de El Mundo Ecológico y colaborador en temas de medioambiente, ecología y sostenibilidad en Cadena Ser.

Una nueva tecnología para el reciclado químico de plásticos en el que se utiliza un reactor, consigue reducir el tiempo y el coste energético, hasta en un 50%, al tiempo que añade una ventaja más, es capaz de producir nuevos materiales de igual calidad que los originales.

Este desarrollo, presentado en la tesis doctoral de Alberto Frisa Rubio por la Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT), ofrece una solución innovadora de economía circular para la gestión de residuos plásticos y permite producir materiales reciclados con menores inversiones y consumos más sostenibles.

El investigador del centro tecnológico CIRCE, con sede en Zaragoza, ha propuesto el diseño de un reactor para llevar a cabo el proceso de reciclaje de plásticos,  llamado depolimerización o despolimerización.

Depolimerización

La depolimerización consiste en romper los enlaces químicos que unen las largas cadenas de moléculas que conforman los polímeros, obteniendo así los monómeros originales. Estos monómeros pueden ser reutilizados para fabricar nuevos plásticos.

El problema de los materiales plásticos es que tienden a tener un ciclo de vida persistente y no circular debido a su alto peso molecular y enlaces inertes. Uno de los avances de esta investigación es que trata de salvar los inconvenientes del reciclaje mecánico que debilita los polímeros, disminuyendo sus propiedades, consiguiendo obtener un material de calidad.

Desde la Universidad Politécnica de Cartagena explican que «todo ello se consigue mediante la aportación de calor a través de calentamiento microondas en diferentes frecuencias de mayor y menor tamaño, aprovechando las capacidades de las nuevas tecnologías de generación microondas a través de sistemas de estado sólido».

Alberto Frisa, con corbata, junto a sus directores y el tutor de su tesis, en la Escuela de Telecomunicación de la UPCT. (Foto: UPTC)

Reactor químico

En resumen, la tesis doctoral, con el largo título de Transmisión de energía microondas mediante antenas emitiendo en multifrecuencia en reactores y sistemas de calentamiento combinando cavidades resonantes y de procesamiento, presenta un innovador diseño de reactor químico asistido por microondas que introduce dos principales innovaciones en el reciclaje de plásticos.

La primera consiste en combinar la cavidad resonante y el recipiente en un mismo volumen, utilizando un material metálico para el recipiente, lo que mejora la durabilidad del sistema.

La segunda innovación radica en integrar antenas como puertos aplicadores de energía en lugar de las tradicionales guías de onda, permitiendo una mayor flexibilidad en el diseño y dimensiones del sistema.

Ahorro energético

Este innovador sistema permite alcanzar las temperaturas requeridas por el proceso (entre 200 y 250 °C) en un menor tiempo y mediante un consumo inferior, «al menos un 50% inferior a cualquier otro método de calentamiento convencional», detalla el nuevo doctor por la UPCT.

El principal objetivo de su investigación es garantizar la viabilidad del reciclado químico mediante la utilización de reactores que depolimerizan el material plástico para recuperar los monómeros originales. Este proceso permite reutilizar estos monómeros en la fabricación de nuevos polímeros, conservando las propiedades como si se tratara de material virgen.

Poliamida y poliuretano

Por el momento, el desarrollo de esta investigación permite utilizar un mismo sistema para el reciclaje de materiales de poliamida (nylon) y poliuretano, ambos plásticos de valor para la industria y la sociedad, presentes tanto en equipamiento del hogar, automóviles o en materiales de construcción.

Además, para resolver las limitaciones de este tipo de procesos químicos de aportación de calor y bajo condiciones presurizadas en escalas no industriales, la investigación aporta nuevas soluciones para asegurar la resistencia y seguridad de los equipos frente al desgaste y corrosión sobre los sistemas y materiales que se requieren en la operación.

Los directores de la tesis, los investigadores de la Universidad de Málaga, Ignacio Rodríguez Rodríguez y María Mercedes Campo Valera, destacan la importancia de seguir investigando en esta área para lograr un impacto real en la industria y el medioambiente.

Secreto empresarial

«Este trabajo permite llevar a la realidad los estudios que se realizan en laboratorio y a pequeña escala al resolver las limitaciones encontradas tanto a nivel de consumo de energía, como de materiales», comenta por su parte el tutor de la UPCT de la investigación doctoral, José Víctor Rodríguez Rodríguez.

La tesis de Alberto Frisa Rubio se ha desarrollado en el contexto de los proyectos europeos PolynSpire y Plastice, liderados por el centro tecnológico CIRCE.

Así mismo, detallan que el servicio ofertado está calificado como secreto empresarial de acuerdo con lo dispuesto en la Ley 1/2019, de 20 de febrero, sobre la protección de los secretos empresariales, y goza de plena protección legal.

Proceso seguro

Detallan que «mediante la combinación en un único volumen de operación, tanto de la vasija o contenedor del reactor donde se lleva a cabo la reacción de reciclado, como de la propia cavidad resonante exterior necesaria para la transmisión de la radiación microondas que transmite el calor al proceso, el diseño permite simplificar considerablemente la construcción de este sistema y la integración en otros procesos».

Al mismo tiempo, «se garantiza condiciones de seguridad al existir presiones elevadas de hasta 15 bares y condiciones corrosivas en el proceso químico de reciclaje».

Transmisión de microondas

Para ello, se ha diseñado el proceso de transmisión de energía microondas a través de diferentes antenas para llevar la radiación al interior del reactor, operando cada una en una frecuencia y potencia de transmisión diferente, y se ha evaluado y optimizado su rendimiento mediante simulación computacional.

Las simulaciones han demostrado la viabilidad del proceso de calentamiento por microondas en el reactor propuesto, especialmente en configuraciones donde las guías de onda estándar no serían aplicables debido al tamaño requerido para un volumen de 106 litros.