Utilizan residuos de azufre para mejorar la reciclabilidad de los plásticos

Investigadores de la Universidad de Bayreuth han hallado un modo de hacer más sostenibles los plásticos utilizando residuos de azufre del proceso de refinado del petróleo.

Los poliésteres son plásticos versátiles que se encuentran en muchos artículos cotidianos, como botellas de PET, envases, mochilas y ropa. Son populares por su degradabilidad potencialmente más fácil, lo que los hace más sostenibles que otros tipos de plástico. Sin embargo, incluso los poliésteres tienen margen de mejora en lo que respecta a su reciclabilidad: durante los procesos de reciclado térmico y mecánico, la calidad puede deteriorarse, lo que significa que el poliéster reciclado suele tener propiedades inferiores a las del material virgen. En consecuencia, los poliésteres no pueden reciclarse indefinidamente. Un enfoque prometedor para superar este reto consiste en la incorporación de nuevos enlaces químicos que pueden abrirse y cerrarse fácilmente, mejorando así de forma significativa la sostenibilidad de estos materiales.

Los enlaces dinámicos son uniones químicas que pueden romperse y volver a formarse con facilidad, lo cual es crucial para los materiales sostenibles. Esto permite reparar o remodelar los materiales sin descomponerlos en sus componentes básicos. La ruptura y nueva formación de estos enlaces suele estar controlada por un catalizador, una sustancia que facilita o acelera una reacción química. El azufre elemental, un subproducto del refinado del petróleo, contiene este tipo de enlaces dinámicos. Sin embargo, integrar enlaces dinámicos de azufre en el poliéster ha resultado difícil.

Ahora, un equipo de investigación dirigido por el Profesor Dr. Alex Plajer, catedrático de Química Macromolecular de la Universidad de Bayreuth, en Alemania, ha logrado introducir enlaces dinámicos de azufre en los poliésteres mediante un nuevo método. Sus hallazgos se han publicado en la revista Angewandte Chemie.

Además de azufre elemental, el método requiere epóxidos, una clase de materiales químicos de partida muy utilizados. Los investigadores descubrieron que pueden emplearse diversos tipos de epóxidos, incluidos los de uso común en la industria o incluso los derivados de fuentes naturales. Esto permite adaptar las propiedades de los polímeros resultantes, por ejemplo, si son duros o blandos, o a qué temperatura se comportan como el vidrio. Además, la síntesis de los poliésteres sólo requiere un catalizador sencillo: el alcóxido de litio. Este compuesto es fácil de producir y de utilizar en el laboratorio, y permite la catálisis en condiciones relativamente suaves, lo que ahorra energía y reduce costes.

«Curiosamente, descubrimos que la participación del azufre -en particular el llamado anillo S8- acelera la reacción introduciendo el enlace dinámico. Ciertas partes del polímero resultante parecen apoyar el proceso catalítico. Se trata de un mecanismo bastante inusual», afirma Plajer.

Los poliésteres producidos con enlaces dinámicos de azufre son lo bastante estables como para sufrir modificaciones posteriores. Mediante otras reacciones químicas, por ejemplo, el material puede reticularse, lo que permite su uso como adhesivo reutilizable que puede procesarse con calor o descomponerse con ácido.