Proponen un proceso mejorado de pirólisis para el reciclaje de policarbonato

Investigadores de Fraunhofer y la empresa química Covestro han desarrollado un método de pirólisis catalítica que permite recuperar las sustancias utilizadas originalmente para fabricar los policarbonatos.

El policarbonato (PC) es un tipo de plástico que, por sus cualidades y versatilidad, es muy utilizado en numerosas aplicaciones industriales. Por ello, muchos fabricantes buscan formas de recuperar este material reciclando los residuos plásticos. Pero las tecnologías convencionales, como el reciclado mecánico, producen calidades de material reciclado que muchas veces son inadecuadas para las aplicaciones deseadas.

Sin embargo, existen alternativas. Investigadores del Instituto alemán Fraunhofer de Tecnologías y Sistemas Cerámicos IKTS, en colaboración con la empresa química Covestro Deutschland, han desarrollado un método de reciclaje químico de policarbonatos mediante pirólisis catalítica.

En la pirólisis, las sustancias se calientan en un entorno libre de oxígeno molecular. Como resultado, las sustancias se descomponen, por lo que los componentes utilizados originalmente para producir el plástico pueden recuperarse.

Jörg Kleeberg, científico de la oficina Fraunhofer IKTS de Freiberg, y su equipo han perfeccionado este método en el marco del proyecto PC2Chem. «Nuestro objetivo era reciclar los plásticos que contienen policarbonato de forma que las moléculas de alta calidad puedan recuperarse y volver al ciclo de producción industrial como materias primas», explica Kleeberg, experto en tecnologías del ciclo del carbono.

Para ello, los investigadores aprovechan la estructura específica de los policarbonatos. Los policarbonatos están formados por polímeros, una combinación de grupos moleculares llamados monómeros que están unidos entre sí. Cuando estos polímeros se exponen a tensiones térmicas como parte del proceso de pirólisis, los enlaces con las moléculas de alta calidad simplemente se rompen.

Horno rotatorio industrial

El equipo del Fraunhofer utiliza un horno rotatorio para la pirólisis. Gracias a su robusta estructura y tamaño, el horno puede procesar incluso volúmenes relativamente grandes. Los residuos plásticos suministrados por Covestro en forma granulada se introducen en el horno, que gira mientras calienta el material en su interior. El primer producto del proceso es el gas, que pasa a una unidad de condensación donde acaba convirtiéndose en un líquido aceitoso. A continuación, Covestro transforma el líquido en las distintas moléculas útiles.

Para garantizar que el reciclado mediante horno rotatorio diera lugar a productos con una composición y un rendimiento óptimos, el equipo de investigadores tuvo que superar una serie de obstáculos en el laboratorio. Dividir los plásticos a alta temperatura es un proceso muy complejo y delicado. Esto significaba que el gran reto para el equipo del Fraunhofer IKTS era establecer los parámetros exactos del proceso de pirólisis: temperatura, tiempo de calentamiento y retención, enfriamiento, condiciones de presión y adición de sustancias auxiliares y suplementarias. Para colmo, los plásticos contienen aditivos como colorantes, abrillantadores, retardantes de llama, sustancias que afectan a la resistencia o la elasticidad e incluso estabilizadores de la luz. Todos estos aditivos complican el tratamiento en el horno rotatorio.

«Si los productos de la reacción provocada por la pirólisis en el horno rotatorio se enfrían demasiado despacio, los procesos químicos no se detienen, por lo que las moléculas que se han dividido forman nuevos enlaces. La única forma de obtener el alto rendimiento deseado de los productos objetivo es ajustar correctamente todos los parámetros en concierto con los demás. Por ello, realizamos pruebas exhaustivas, optimizando el proceso paso a paso», explica Jörg Kleeberg.

Para ello, los expertos del Fraunhofer IKTS han aprovechado sus años de experiencia en las áreas de conversión a alta temperatura e ingeniería de procesos. El proyecto PC2Chem avanza a buen ritmo. El reciclado permite recuperar hasta el 60% de los componentes originales. El sistema ha superado la fase inicial de pruebas de laboratorio y ahora se está probando a escala de planta piloto.

Beneficios del proceso

La nueva tecnología de reciclado tiene beneficios tangibles para las aplicaciones industriales. El aceite de pirólisis extraído en el proceso contiene sustancias químicas importantes para la industria química, como el estireno y el fenol. En la actualidad, para estos productos químicos todavía hay que utilizar materias primas fósiles procedentes de refinerías.

Covestro también cree en las ventajas de este método: «Con el proceso de pirólisis catalítica, podemos recuperar materias primas para la producción de policarbonato a partir de diversas formas de residuos que contienen PC. De este modo, reducimos las emisiones de dióxido de carbono, conservamos energía y reducimos costes», explica la Dra. Stefanie Eiden, directora global de proyectos de pirólisis de la compañía.