Reciclaje fototérmico de plásticos negros

Un innovador método fototérmico desarrollado por investigadores de Princeton y Cornell propone reciclar plásticos negros —particularmente poliestireno (PS) y policloruro de vinilo (PVC)— aprovechando el negro de carbono como absorbente de luz para activar la despolimerización con luz LED o luz solar concentrada. El enfoque reduce la temperatura de proceso y la formación de subproductos frente a rutas convencionales como la pirólisis, lo que abre una vía de reciclaje químico con potencial operativo para recicladores y petroquímicos en México y América Latina que manejan flujos de plásticos negros difíciles de clasificar por sensores NIR.

En PS, el equipo incorporó 10% p/p de negro de carbono y, bajo iluminación LED intensa a temperaturas ≤150 °C (vs. ~395 °C en procesos químicos convencionales), obtuvo hasta 60% de rendimiento a monómero de estireno. Con PS posconsumo negro sin modificar —espuma, envases para alimentos y tapas— alcanzaron 53%, y al fundir PS blanco/transparente con 5% p/p de negro de carbono reportaron 54% bajo las mismas condiciones. En pruebas con 20% p/p de contaminantes típicos de residuos de alimentos, el rendimiento fue prácticamente igual al control con sacarosa, bajó a 46% con aceite de canola o salsa de soya y a 37% con jugo de naranja.

Sustituyendo LED por luz solar concentrada mediante una lente de Fresnel, despolimerizaron por completo espuma de PS en 5 minutos, con 80% de estireno. De acuerdo con el equipo, la absorción amplia del negro de carbono (UV a IR) habilita un calentamiento localizado y eficiente, superando la limitación de clasificación óptica que hoy margina grandes volúmenes de plásticos negros.

En PVC, el reto principal es la liberación de ácido clorhídrico (HCl). El método fototérmico captura ese HCl y lo integra a rutas de síntesis, transformándolo en productos de valor. Combinando HCl con estireno recuperado del PS, se obtuvo 1‑cloroetilbenceno con 84% de rendimiento bajo LED blanca en 1 hora. Además, demostraron co‑upcycling de PS y PVC con 42% de rendimiento en 4 minutos de luz solar concentrada. Vía sustitución nucleófila del aducto clorado, generaron 1‑feniletanol (aditivo aromático) y fendilina (fármaco), ambos con altos rendimientos.

Para el ecosistema B2B de México y América Latina, los hallazgos apuntan a tres impactos potenciales si se escalan industrialmente: 1) valorización de residuos de PS y PVC negros hoy subutilizados por fallas de lectura NIR, 2) recuperación de monómero de estireno como insumo para cadenas petroquímicas locales, y 3) mitigación de riesgos y costos asociados al HCl en corrientes de PVC, al convertirlo en intermediarios químicos. Regiones con alta irradiancia solar en la región podrían explorar esquemas híbridos (LED/solar) para reducir consumo energético. La adopción requerirá pruebas piloto sobre control de temperatura, manejo de negro de carbono en distintos porcentajes, escalamiento de fotoconversión y compatibilidad con líneas existentes de reciclaje químico y mecánico.

Los resultados fueron publicados en revistas arbitradas: “Recycling of Post-Consumer Waste Polystyrene Using Commercial Plastic Additives” en ACS Central Science, y “Upcycling Poly(vinyl chloride) and Polystyrene Plastics Using Photothermal Conversion” en la Journal of the American Chemical Society (JACS). Aunque el avance es global, su efecto podría ser significativo en la oferta regional de materia prima secundaria y en la eficiencia operativa de plantas de reciclaje y transformación de plásticos en la región.

Fuente: Plástico