En Virginia Tech, mediante una técnica innovadora, investigadores convierten el polietileno en jabón mediante supraciclaje. Este descubrimiento se basa en la inesperada similitud entre el polietileno y los ácidos grasos, que se utilizan para fabricar jabón. El equipo creó con éxito moléculas de polietileno de cadena corta mediante la descomposición de cadenas de polietileno mediante un nuevo proceso de termólisis por gradiente de temperatura. Esto ahora se puede utilizar para fabricar jabón.
Investigadores de Virginia Tech han desarrollado con éxito una técnica innovadora para fabricar jabón a partir de polietileno. El proceso implica la transformación de plásticos en valiosos surfactantes. Estos productos químicos se emplean ampliamente en la producción de productos básicos de uso diario, como jabón y detergente.
Los plásticos y los jabones difieren enormemente en cuanto a textura, apariencia y, aún más importante, en sus aplicaciones prácticas. Existe una sorprendente conexión molecular entre ambos. El polietileno, uno de los plásticos más utilizados en todo el mundo, presenta una estructura química notablemente similar a la de un ácido graso. Este ácido graso se utiliza como precursor químico para la producción de jabón. Si bien ambos materiales están compuestos por largas cadenas de carbono, hacia el final de la cadena en los ácidos grasos hay un grupo adicional de átomos.
Las similitudes entre el polietileno y los ácidos grasos llevaron Guoliang “Greg” Liu, profesor asociado de química en Facultad de Ciencias de Virginia Tech, creer que lo era Es posible convertir el polietileno en ácidos grasos.Con unos pocos pasos adicionales, esto podría usarse para fabricar jabón. Necesitaba encontrar la manera de romper una cadena larga de polietileno en cadenas más cortas, pero no demasiado cortas.
La eficiencia también era importante. Liu creía firmemente que existía una inmensa oportunidad de revolucionar el proceso de supraciclaje, transformando lo aparentemente... Residuos plásticos insignificantes en un producto valioso y práctico.
Fuente de inspiración
Mientras disfrutaba de una acogedora tarde de invierno junto a la chimenea, Liu tuvo un momento de inspiración. Observó el humo que salía del fuego y se dio cuenta de que consistía en pequeñas partículas que se creaban al quemar la madera. Si bien es importante evitar quemar plásticos en chimeneas por motivos de seguridad y medioambientales, la curiosidad de Liu se despertó al contemplar los posibles resultados de quemar polietileno de forma segura en un laboratorio.
Liu, becario de la Facultad de Ciencias de la Vida del Departamento de Química de Blackwood, dijo: La leña se compone principalmente de polímeros como la celulosa. La combustión de la leña descompone estos polímeros en cadenas cortas y luego en pequeñas moléculas gaseosas antes de su oxidación completa a dióxido de carbono.
“Si descomponemos de manera similar las moléculas de polietileno sintético, pero detenemos el proceso antes de que se descompongan completamente en pequeñas moléculas gaseosas, entonces deberíamos obtener moléculas de cadena corta similares al polietileno”. El profesor Liu añadió.
Liu colaboró con Zhen Xu y Eric MunyanezaDos estudiantes de doctorado en química de su laboratorio, construyeron un reactor compacto y eficiente similar a un horno. Este diseño innovador facilitó la Aplicación de la termólisis por gradiente de temperatura para calentar polietileno, produciendo resultados extraordinarios.
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El Proceso
El horno alcanza una temperatura en la parte inferior lo suficientemente alta como para romper las cadenas de polímeroMientras que en la parte superior, se enfría a una temperatura lo suficientemente baja como para evitar más averías. Siguiendo el proceso de termólisisRecogieron la sustancia restante, similar a la extracción de hollín de una chimenea. Para su deleite, la intuición de Liu había resultado acertada, ya que... consistía en polietileno de cadena corta, concretamente, en forma de ceras.
Según el profesor Liu, “Este fue el primer paso en el desarrollo de un método para reciclar plástico y convertirlo en jabón”.
Los investigadores convierten el polietileno en jabón mediante el reciclaje, que es el El primer jabón del mundo hecho de plásticoLuego, el equipo añadió algunos pasos más, como la saponificación, un proceso involucrado en la fabricación de jabónPara avanzar en el proceso, el equipo buscó la ayuda de expertos en modelos computacionales, analistas económicos y otros profesionales.
Varios de estos expertos se incorporaron gracias a sus vínculos con el Instituto de Innovación en Macromoléculas de Virginia Tech. El grupo trabajó en colaboración para documentar y optimizar cuidadosamente el proceso de supraciclaje, hasta el punto de que ahora está listo para compartirse con la comunidad científica.
zhen xu, dijo el autor principal del artículo, Nuestra investigación demuestra una nueva ruta para el supraciclaje de plástico sin utilizar catalizadores novedosos ni procedimientos complejos. En este trabajo, hemos demostrado el potencial de una estrategia conjunta para el reciclaje de plástico. Esto permitirá desarrollar diseños más creativos de procedimientos de supraciclaje en el futuro.
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Aplicable a otros plásticos
El polietileno fue el plástico inicial que motivó este proyecto. Sin embargo, el método de supraciclaje también se puede aplicar a... otro plástico llamado polipropilenoDesde los envases de productos hasta los recipientes para alimentos y las telas, estos dos materiales constituyen una parte importante de los plásticos que los consumidores utilizan a diario.
Ventajas de la técnica del upcycling
El innovador método de reciclaje de Liu presenta ventajas de las siguientes maneras:
- En comparación con ciertas técnicas de reciclaje que se utilizan actualmente, elimina la necesidad de una clasificación específica del plástico para evitar la contaminación.
- Puede procesar sin problemas ambos tipos de plásticos simultáneamente, eliminando la necesidad de una separación laboriosa.
- Esto no sólo contribuye a la rentabilidad del método, sino que también minimiza su huella ambiental.
- Esta técnica de reciclaje creativo solo requiere plástico y calor para empezar. Si bien las etapas posteriores del proceso requieren ingredientes adicionales para convertir las moléculas de cera en ácidos grasos y jabón, la conversión inicial del plástico es una reacción simple y directa.
Requisitos para que el upcycling sea efectivo
Para que el supraciclaje tenga un impacto significativo, el producto final debe poseer suficiente valor como para no solo compensar los gastos del proceso, sino también hacerlo más atractivo económicamente que las alternativas de reciclaje disponibles. El jabón y productos afines tienen una gran demanda, similar a la de los plásticos.
El profesor Liu dijo: “Esta investigación sienta las bases para una nueva forma de reducir los residuos canalizando los plásticos usados hacia la producción de otros materiales útiles”.
Espera que las plantas de reciclaje de todo el mundo adopten gradualmente esta técnica. Con el tiempo, los consumidores podrán adquirir jabones innovadores y sostenibles que ayuden a reducir los residuos plásticos en los vertederos.
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“Por esta razón, se puede demostrar que convertir plásticos en jabones es económicamente viable”, Añadió el profesor Liu.
El autor principal, Zhen Xu, dijo: Debemos comprender que la contaminación por plásticos es un desafío global, no un problema de unos pocos países. En comparación con un proceso sofisticado y un catalizador o reactivo complejo, un proceso simple puede ser más accesible para muchos otros países del mundo. Espero que esto sea un buen comienzo para combatir la contaminación por plásticos.
El profesor Liu es miembro del programa de nanociencia, una prestigiosa sección de la prestigiosa Academia de Ciencias Integradas de la Facultad de Ciencias. Además, está afiliado al Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la prestigiosa Facultad de Ingeniería de Virginia Tech. Los investigadores convierten el polietileno en jabón mediante supraciclaje, y el proyecto contó con la colaboración de investigadores del Departamento de Ingeniería Química. Esta colaboración fue fundamental para el desarrollo del artículo de investigación.
Fuente Reciclaje químico de polietileno, polipropileno y mezclas para obtener surfactantes de alto valor
